Chapitre 1 : Prototypage rapide
Grâce à l'utilisation de données de conception assistée par ordinateur (CAO) tridimensionnelles, le prototypage rapide fait référence à un ensemble de techniques qui, ensemble, permettent la fabrication rapide d'un modèle à l'échelle d'une pièce physique ou d'un assemblage.
Le processus de construction du composant ou de l'assemblage est généralement réalisé par l'utilisation de la « fabrication additive » ou de la technologie d'impression 3D.
Au milieu de l'année 1987, les premières technologies de prototypage rapide sont devenues accessibles. Ces méthodes ont été utilisées pour la production de pièces prototypes et de modèles. Actuellement, ils sont utilisés pour une grande variété d'applications et peuvent être utilisés pour fabriquer des composants de qualité production en quantités relativement petites si nécessaire. Ceci est accompli sans les facteurs économiques défavorables normaux à court terme qui sont associés au processus. Les bureaux de services en ligne ont été encouragés en raison de cette économie. En commençant par des discussions sur les processus de fabrication des simulacres utilisés par les sculpteurs au 19e siècle, des études historiques sur les technologies d'imagerie générée par ordinateur commencent. La technologie de la progéniture est utilisée par un certain nombre de sculpteurs contemporains afin de créer des expositions et une variété de choses. Compte tenu du fait qu'il est désormais possible d'interpoler des données volumétriques à partir de photographies bidimensionnelles, la possibilité de dupliquer des dessins à partir d'un ensemble de données a donné lieu à des discussions sur les droits.
Comme pour les méthodes soustractives CNC, le flux de travail de conception assistée par ordinateur - fabrication assistée par ordinateur CAD - FAO dans le processus traditionnel de prototypage rapide commence par le développement de données géométriques. Ces données peuvent être créées sous la forme d'un solide 3D à l'aide d'un poste de travail de CAO, ou sous forme de tranches 2D à l'aide d'un équipement de numérisation. Ces informations doivent être représentatives d'un modèle géométrique légitime afin de faciliter le prototypage rapide. Plus précisément, les surfaces limites du modèle doivent entourer un volume fini, il ne doit pas y avoir de trous qui exposent l'intérieur et le modèle ne doit pas se replier sur lui-même. La chose doit, en d'autres termes, avoir un « intérieur ». Si l'ordinateur est capable de déterminer, pour chaque point de l'espace tridimensionnel, si ce point est situé à l'intérieur, sur ou à l'extérieur de la surface limite du modèle individuellement, alors le modèle est considéré comme valide. Les formes géométriques CAO internes des fournisseurs d'applications, telles que les B-splines, seront approximées par des post-processeurs CAO à l'aide d'une forme mathématique simplifiée. Cette forme, à son tour, sera exprimée dans un format de données prédéterminé, ce qui est une caractéristique fréquemment observée dans la fabrication additive : Dans le processus de transmission de modèles géométriques solides aux machines SFF, le format de fichier STL est devenu la norme généralement acceptée.
Le modèle géométrique préparé est généralement découpé en couches, et les tranches sont numérisées en lignes (produisant un « dessin 2D » qui est utilisé pour générer une trajectoire comme dans le parcours d'outil de la CNC), imitant à l'inverse le processus de construction physique couche par couche. Ceci est fait afin d'obtenir les trajectoires de contrôle de mouvement nécessaires comme moyen de piloter le mécanisme réel de SFF, de prototypage rapide, d'impression 3D ou de fabrication additive. Une citation est requise.
En outre, le prototypage rapide est fréquemment utilisé dans le domaine de l'ingénierie logicielle dans le but de tester de nouvelles architectures d'applications et de nouveaux modèles commerciaux dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, les services financiers, le développement de produits et les soins de santé. Les équipes industrielles et de conception de l'industrie aérospatiale s'appuient sur le prototypage afin de développer de nouveaux procédés de fabrication additive (FA) pour l'industrie. Avec l'aide de SLA, ils sont en mesure de créer rapidement plusieurs versions de leurs projets en quelques jours et de commencer à les tester plus rapidement. Grâce à l'utilisation du prototypage rapide, les concepteurs et les développeurs sont en mesure de fournir une idée précise de l'apparence du produit final avant d'investir beaucoup de temps et d'argent dans le prototype. L'utilisation de l'impression 3D à des fins de prototypage rapide permet l'impression 3D industrielle. Avec cela, vous pourriez avoir des moules à grande échelle pour les pièces de rechange qui sont rapidement mis en marche dans un court laps de temps. Ce serait possible.
Le système de conception de circuits Unix (UCDS) a été développé par Joseph Henry Condon et d'autres personnes des Bell Labs dans les années 1970. Ce système a été conçu pour automatiser l'opération ardue et sujette aux erreurs de conversion manuelle des dessins afin de produire des cartes de circuits imprimés à des fins de recherche et de développement.
Lorsque les années 1980 sont arrivées, les décideurs politiques et les gestionnaires industriels aux États-Unis ont dû reconnaître que les États-Unis avaient perdu leur position prééminente dans le domaine de la production de machines-outils, un phénomène connu sous le nom de crise des machines-outils. Les États-Unis d'Amérique ont été le point de départ d'un certain nombre de projets visant à inverser ces tendances dans le domaine traditionnel de la FAO CNC. Plus tard, lorsque les systèmes de prototypage rapide sont sortis des laboratoires pour être commercialisés, il a été compris que les innovations étaient déjà multinationales. On savait aussi que les entreprises de prototypage rapide aux États-Unis n'auraient pas le luxe de laisser filer une piste. Par l'intermédiaire de la National Science Foundation, de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), du département de l'Énergie des États-Unis, du département du Commerce des États-Unis, du National Institute of Standards and Technology (NIST), du département de la Défense des États-Unis, de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) et de l'Office of Naval Research ont coordonné des projets afin de fournir aux planificateurs stratégiques des informations qu'ils pourraient utiliser dans leurs délibérations. L'un de ces rapports était le rapport du groupe spécial sur le prototypage rapide en Europe et au Japon, publié en 1997. Dans cet article, Joseph J. Beaman, le fondateur de DTM Corporation (illustré avec DTM RapidTool), propose une perspective historique :
Les disciplines de la topographie et de la photosculpture peuvent être rattachées aux origines de la technologie connue sous le nom de prototypage rapide. Dans le but de créer un moule pour des cartes topographiques en relief en papier, Blanther (1892) a proposé une méthode impliquant des couches successives. Afin de mener à bien l'opération, les courbes de niveau ont été découpées sur un certain nombre de plaques, qui ont ensuite été empilées avant d'être empilées. Dans le but de créer un moule de coulée, Matsubara (1974) de Mitsubishi a proposé une approche topographique qui impliquerait l'utilisation d'une résine photopolymère photodurcissante pour créer de fines couches qui seraient empilées. Le processus de création de reproductions tridimensionnelles parfaites d'objets était connu sous le nom de photographie, et il a été développé au 19ème siècle. On attribue à François Willeme, qui était actif en 1860, le fait d'avoir placé 24 appareils photo dans un réseau circulaire et d'avoir photographié simultanément un objet d'intérêt. Une fois les silhouettes de chaque photographie obtenues, une réplique en a été découpée. Morioka (1935, 1944) a conçu une photosculpture hybride et un procédé topographique qui utilisait une lumière structurée pour former graphiquement les lignes de contour d'un objet. Ce procédé a été utilisé pour réaliser la sculpture photo. Ensuite, les lignes peuvent être formées en feuilles, tranchées et empilées, ou elles peuvent être projetées sur du matériau brut à des fins de sculpture. En exposant soigneusement une photoémulsion sur un piston descendant couche par couche, le procédé Munz (1956) a pu générer une représentation tridimensionnelle d'un objet. Une image de l'objet est contenue dans un cylindre transparent solide une fois la fixation terminée. Les origines du prototypage rapide remontent à l'industrie en constante expansion de la conception assistée par ordinateur (CAO), et plus particulièrement au sous-domaine de la modélisation solide de la CAO. Dans les années qui ont précédé l'introduction de la modélisation solide à la fin des années 1980, des modèles tridimensionnels ont été construits à l'aide de cadres métalliques et de surfaces. Cependant, le développement de nouveaux procédés tels que la RP ne serait pas possible avant l'avènement de la modélisation solide complète. La première technique RP a été inventée par Charles Hull, qui a joué un rôle déterminant dans la création de 3D Systems en 1986. En utilisant un laser de faible puissance pour polymériser de fines couches successives de résines liquides sensibles à la lumière ultraviolette particulières, cette technologie, connue sous le nom de stéréolithographie, est capable de construire des...
