Capítulo 1 : Prototipagem rápida

Através da utilização de dados tridimensionais de desenho assistido por computador (CAD), a prototipagem rápida refere-se a um conjunto de técnicas que, em conjunto, permitem a rápida fabricação de um modelo em escala de uma peça física ou montagem.

O processo de construção do componente ou montagem é tipicamente realizado através da utilização de "fabricação de camada aditiva" ou tecnologia de impressão 3D.

A meio do ano de 1987, tornaram-se acessíveis as primeiras tecnologias de prototipagem rápida. Estes métodos foram utilizados para a produção de peças e modelos protótipos. Atualmente, eles são utilizados para uma ampla variedade de aplicações e podem ser utilizados para fazer componentes de qualidade de produção em quantidades relativamente pequenas, se necessário. Isto é conseguido sem a economia adversa de curto prazo normal que estão associadas ao processo. As agências de serviços online têm sido incentivadas como resultado desta economia. Começando com conversas sobre os processos de fabricação de simulacros utilizados por escultores no século 19, começam levantamentos históricos de tecnologias de imagens geradas por computador. A tecnologia da descendência é utilizada por vários escultores contemporâneos para criar exposições e uma variedade de coisas. À luz do facto de ser agora possível interpolar dados volumétricos de fotografias bidimensionais, o potencial de duplicação de desenhos ou modelos a partir de um conjunto de dados deu origem a discussões sobre direitos.

Tal como acontece com os métodos subtrativos CNC, o fluxo de trabalho de desenho assistido por computador - CAD de fabrico assistido por computador - CAM no processo tradicional de protótipo rápido começa com o desenvolvimento de dados geométricos. Estes dados podem ser criados na forma de um sólido 3D usando uma estação de trabalho CAD, ou podem ser criados na forma de fatias 2D usando um equipamento de digitalização. Estas informações devem ser representativas de um modelo geométrico legítimo, a fim de facilitar a prototipagem rápida. Mais especificamente, as superfícies limítrofes do modelo devem circundar um volume finito, não deve haver orifícios que exponham o interior e o modelo não deve dobrar-se sobre si mesmo. A coisa deve, em outras palavras, ter um "dentro" para ela. Se o computador é capaz de determinar, para cada ponto no espaço tridimensional, se esse ponto está localizado dentro, sobre ou fora da superfície limite do modelo individualmente, então o modelo é considerado válido. Os formulários geométricos CAD internos dos fornecedores de aplicativos, como B-splines, serão aproximados por pós-processadores CAD usando um formulário matemático simplificado. Este formulário, por sua vez, será expresso em um formato de dados predeterminado, que é uma característica que é frequentemente vista na fabricação aditiva: No processo de transmissão de modelos geométricos sólidos para máquinas SFF, o formato de arquivo STL tornou-se o padrão geralmente aceito.

O modelo geométrico preparado é tipicamente fatiado em camadas, e as fatias são digitalizadas em linhas (produzindo um "desenho 2D" que é usado para gerar trajetória como no caminho de ferramentas do CNC), imitando em sentido inverso o processo de construção física camada a camada. Isso é feito para obter as trajetórias de controle de movimento necessárias como um meio de acionar o SFF real, prototipagem rápida, impressão 3D ou mecanismo de fabricação aditiva. é necessária uma citação.

Além disso, a prototipagem rápida é frequentemente utilizada no campo da engenharia de software com a finalidade de testar novas arquiteturas de aplicativos e modelos de negócios em uma variedade de setores, incluindo aeroespacial, automotivo, serviços financeiros, desenvolvimento de produtos e saúde. As equipas industriais e de design da indústria aeroespacial dependem da prototipagem para desenvolver novos processos de manufatura aditiva (AM) para a indústria. Com a ajuda do SLA, eles são capazes de criar rapidamente várias versões de seus projetos em poucos dias e começar a testá-los mais rapidamente. Através do uso de prototipagem rápida, designers e desenvolvedores são capazes de fornecer um conceito preciso de como o produto final ficará antes de investir uma quantidade excessiva de tempo e dinheiro no protótipo. A utilização da impressão 3D para fins de Prototipagem Rápida possibilita a realização da impressão 3D industrial. Com isso, você pode ter moldes de grande escala para peças de reposição sendo cortados rapidamente dentro de um curto período de tempo. Isso seria possível.

O Unix Circuit Design System (UCDS) foi desenvolvido por Joseph Henry Condon e outros indivíduos no Bell Labs na década de 1970. Este sistema foi projetado para automatizar a operação árdua e propensa a erros de converter desenhos manualmente, a fim de produzir placas de circuito para fins de pesquisa e desenvolvimento.uma citação é necessária.

Quando a década de 1980 começou, os formuladores de políticas e gerentes industriais nos Estados Unidos foram obrigados a reconhecer que os Estados Unidos haviam perdido sua posição proeminente no campo da produção de máquinas-ferramenta, um fenômeno que ficou conhecido como a crise das máquinas-ferramenta. Os Estados Unidos da América foram o ponto de partida para uma série de projetos que visavam inverter estas tendências no campo tradicional do CNC CAM. Mais tarde, à medida que os Sistemas de Prototipagem Rápida saíram dos laboratórios para serem comercializados, entendeu-se que as inovações já eram multinacionais. Sabia-se também que as empresas de prototipagem rápida nos Estados Unidos não se dariam ao luxo de permitir que um chumbo escapasse. Através da National Science Foundation, da National Aeronautics and Space Administration (NASA), do Departamento de Energia dos Estados Unidos, do Departamento de Comércio dos Estados Unidos, do National Institute of Standards and Technology (NIST), do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, da Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) e do Office of Naval Research coordenaram projetos para fornecer aos planejadores estratégicos informações que eles pudessem usar em suas deliberações. Um desses relatórios foi o Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report, publicado em 1997. Neste artigo, Joseph J. Beaman, o fundador da DTM Corporation (mostrado com DTM RapidTool), oferece uma perspetiva histórica:

As disciplinas de topografia e fotoescultura podem ser ligadas às origens da tecnologia conhecida como prototipagem rápida. O campo da TOPOGRAFIA Com o propósito de criar um molde para mapas topográficos em papel de relevo elevado, Blanther (1892) propôs um método que envolvia camadas sucessivas. Para completar a operação, as curvas de nível foram cortadas em várias placas, que foram empilhadas antes de serem empilhadas. Com o objetivo de criar um molde de fundição, Matsubara (1974) da Mitsubishi propôs uma abordagem topográfica que envolveria o uso de uma resina fotoendurecente de fotopolímero para criar camadas finas que seriam empilhadas. O processo de criação de reproduções tridimensionais perfeitas de itens era conhecido como fotografia, e foi desenvolvido no século 19. François Willeme, que estava ativo no ano de 1860, é creditado por colocar 24 câmeras em uma matriz circular e, simultaneamente, fotografar um objeto de interesse. Uma vez obtidas as silhuetas de cada fotografia, uma réplica foi esculpida a partir delas. Morioka (1935, 1944) concebeu uma escultura fotográfica híbrida e um procedimento topográfico que utilizava luz estruturada para formar graficamente linhas de contorno de um item. Este processo foi usado para fazer a escultura fotográfica. Depois disso, as linhas podem ser formadas em folhas, fatiadas e empilhadas, ou podem ser projetadas em material de estoque para fins de escultura. Ao expor cuidadosamente uma emulsão fotográfica em um pistão descendente de forma camada por camada, o Processo de Munz (1956) foi capaz de gerar uma representação tridimensional de um objeto. Uma imagem do objeto está contida dentro de um cilindro transparente sólido uma vez que a fixação foi concluída. As origens da prototipagem rápida podem ser rastreadas até a indústria de projeto assistido por computador (CAD) em constante expansão e, mais especificamente, o subcampo de modelagem sólida do CAD. Nos anos que antecederam a introdução da modelagem sólida no final da década de 1980, modelos tridimensionais foram construídos usando estruturas de arame e superfícies. No entanto, o desenvolvimento de novos processos, como o RP, não seria possível até o advento da modelagem sólida completa. A primeira técnica RP foi inventada por Charles Hull, que foi fundamental no estabelecimento da 3D Systems em 1986. Usando um laser de baixa potência para curar finas camadas sucessivas de resinas líquidas sensíveis à luz ultravioleta específicas, esta tecnologia, que é conhecida como estereolitografia, é capaz de construir objetos. Havia a possibilidade de que os modelos sólidos CAD pudessem de repente ganhar vida após a introdução do RP.

As tecnologias que são atualmente conhecidas como prototipagem rápida, impressão 3D ou manufatura aditiva são as mesmas tecnologias que são referidas como Solid Freeform Fabrication: Durante os anos de 1977 e 1984, Swainson e Schwerzel realizaram pesquisas sobre a polimerização de um polímero fotossensível na intersecção de dois feixes de laser que eram controlados por um computador. Em 1972, Ciraud examinou a possibilidade de usar deposição magnetostática ou eletrostática com um feixe de elétrons, laser...