जलद प्रोटोटाइपिंग

निवडक लेसर सिंटरिंग (SLS) वापरून एक जलद प्रोटोटाइपिंग मशीन

3D मॉडेल स्लाइसिंग
रॅपिड प्रोटोटाइपिंग हे तंत्रांचा एक समूह आहे ज्याचा वापर त्रि-आयामी संगणक सहाय्यित डिझाइन (CAD) डेटा वापरून भौतिक भाग किंवा असेंबलीचे स्केल मॉडेल द्रुतपणे तयार करण्यासाठी वापरले जाते.भाग किंवा असेंब्लीचे बांधकाम सहसा 3D प्रिंटिंग किंवा "अॅडिटिव्ह लेयर मॅन्युफॅक्चरिंग" तंत्रज्ञान वापरून केले जाते.

जलद प्रोटोटाइपिंगच्या पहिल्या पद्धती 1980 च्या दशकाच्या मध्यात उपलब्ध झाल्या आणि त्या मॉडेल्स आणि प्रोटोटाइप भाग तयार करण्यासाठी वापरल्या गेल्या.आज, ते विस्तृत अनुप्रयोगांसाठी वापरले जातात आणि विशिष्ट प्रतिकूल शॉर्ट-रन अर्थशास्त्राशिवाय इच्छित असल्यास तुलनेने कमी संख्येत उत्पादन-गुणवत्तेचे भाग तयार करण्यासाठी वापरले जातात.या अर्थव्यवस्थेने ऑनलाइन सेवा ब्युरोला प्रोत्साहन दिले आहे.आरपी तंत्रज्ञानाचे ऐतिहासिक सर्वेक्षण 19व्या शतकातील शिल्पकारांद्वारे वापरल्या जाणार्‍या सिम्युलक्रा उत्पादन तंत्राच्या चर्चेने सुरू होते.काही आधुनिक शिल्पकार प्रदर्शन आणि विविध वस्तूंच्या निर्मितीसाठी संतती तंत्रज्ञानाचा वापर करतात.डेटासेटमधून डिझाईन्सचे पुनरुत्पादन करण्याच्या क्षमतेने अधिकारांच्या समस्यांना जन्म दिला आहे, कारण आता एक-आयामी प्रतिमांमधून व्हॉल्यूमेट्रिक डेटा इंटरपोलेट करणे शक्य आहे.

सीएनसी वजाबाकी पद्धतींप्रमाणे, संगणक-अनुदानित-डिझाइन - संगणक-सहाय्यित उत्पादन CAD -CAM वर्कफ्लो पारंपारिक जलद प्रोटोटाइपिंग प्रक्रियेत भौमितिक डेटाच्या निर्मितीपासून सुरू होते, एकतर CAD वर्कस्टेशन वापरून 3D सॉलिड किंवा 2D स्लाइस वापरून. स्कॅनिंग डिव्हाइस.जलद प्रोटोटाइपिंगसाठी हा डेटा वैध भौमितिक मॉडेलचे प्रतिनिधित्व करणे आवश्यक आहे;म्हणजे, ज्याच्या सीमावर्ती पृष्ठभागावर मर्यादित आकारमान असतो, त्यात आतील भाग उघड करणारी कोणतीही छिद्रे नसतात आणि स्वतःवर दुमडत नाहीत.दुसऱ्या शब्दांत, ऑब्जेक्टमध्ये "आत" असणे आवश्यक आहे.मॉडेल वैध आहे जर 3D स्पेसमधील प्रत्येक बिंदूसाठी तो बिंदू मॉडेलच्या सीमेच्या पृष्ठभागाच्या आत, वर किंवा बाहेर आहे की नाही हे संगणक अद्वितीयपणे निर्धारित करू शकतो.CAD पोस्ट-प्रोसेसर अनुप्रयोग विक्रेत्यांचे अंतर्गत CAD भौमितिक फॉर्म (उदा., B-splines) एक सरलीकृत गणितीय फॉर्मसह अंदाजे तयार करतील, जे एका विशिष्ट डेटा फॉरमॅटमध्ये व्यक्त केले जाते जे अॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये एक सामान्य वैशिष्ट्य आहे: STL फाइल स्वरूप, ठोस भौमितिक मॉडेल्स SFF मशीनमध्ये हस्तांतरित करण्यासाठी एक वास्तविक मानक.

वास्तविक SFF, रॅपिड प्रोटोटाइपिंग, थ्रीडी प्रिंटिंग किंवा अॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग मेकॅनिझम चालवण्यासाठी आवश्यक मोशन कंट्रोल ट्रॅजेक्टोरीज प्राप्त करण्यासाठी, तयार केलेले भौमितिक मॉडेल सामान्यत: स्तरांमध्ये कापले जाते आणि स्लाइस रेषांमध्ये स्कॅन केले जातात ("2D ड्रॉइंग" तयार करण्यासाठी वापरले जाते. CNC च्या टूलपॅथ प्रमाणे ट्रॅजेक्टोरी), लेयर-टू-लेयर भौतिक बिल्डिंग प्रक्रियेची उलट नक्कल करणे.

1. अर्ज क्षेत्रे
एरोस्पेस, ऑटोमोटिव्ह, फायनान्शियल सर्व्हिसेस, उत्पादन विकास आणि हेल्थकेअर यासारख्या नवीन व्यवसाय मॉडेल्स आणि अॅप्लिकेशन आर्किटेक्चर्स वापरून पाहण्यासाठी सॉफ्टवेअर अभियांत्रिकीमध्ये रॅपिड प्रोटोटाइपिंग देखील सामान्यतः लागू केले जाते.एरोस्पेस डिझाइन आणि औद्योगिक संघ उद्योगात नवीन AM पद्धती तयार करण्यासाठी प्रोटोटाइपिंगवर अवलंबून असतात.SLA वापरून ते काही दिवसांत त्यांच्या प्रकल्पांच्या एकाधिक आवृत्त्या पटकन बनवू शकतात आणि जलद चाचणी सुरू करू शकतात.रॅपिड प्रोटोटाइपिंग डिझायनर/डेव्हलपरना प्रोटोटाइपमध्ये जास्त वेळ आणि पैसा घालण्यापूर्वी तयार झालेले उत्पादन कसे बाहेर येईल याची अचूक कल्पना देऊ देते.रॅपिड प्रोटोटाइपिंगसाठी वापरल्या जाणार्‍या 3D प्रिंटिंगमुळे औद्योगिक 3D प्रिंटिंग होऊ शकते.याच्या सहाय्याने, तुमच्याकडे स्पेअर पार्ट्ससाठी मोठ्या प्रमाणात साचे असू शकतात जे थोड्या कालावधीत लवकर बाहेर काढले जाऊ शकतात.

2. इतिहास
1970 च्या दशकात, बेल लॅब्समधील जोसेफ हेन्री कोंडन आणि इतरांनी युनिक्स सर्किट डिझाईन सिस्टम (UCDS) विकसित केले, संशोधन आणि विकासाच्या उद्देशाने सर्किट बोर्ड तयार करण्यासाठी रेखाचित्रे मॅन्युअली रूपांतरित करण्याचे कष्टदायक आणि त्रुटी-प्रवण कार्य स्वयंचलित केले.

1980 च्या दशकापर्यंत, यूएस धोरण निर्मात्यांना आणि औद्योगिक व्यवस्थापकांना हे लक्षात घेण्यास भाग पाडले गेले की मशीन टूल उत्पादनाच्या क्षेत्रातील अमेरिकेचे वर्चस्व वाष्पीकरण झाले, ज्याला मशीन टूल संकट असे नाव देण्यात आले.यूएस मध्ये सुरू झालेल्या पारंपारिक सीएनसी सीएएम क्षेत्रामध्ये या ट्रेंडचा प्रतिकार करण्यासाठी असंख्य प्रकल्पांनी प्रयत्न केले.नंतर जेव्हा रॅपिड प्रोटोटाइपिंग सिस्टीम्स प्रयोगशाळेच्या बाहेर व्यावसायिकीकरणासाठी हलवली गेली, तेव्हा हे ओळखले गेले की घडामोडी आधीच आंतरराष्ट्रीय आहेत आणि यूएस रॅपिड प्रोटोटाइपिंग कंपन्यांना लीड सोडण्याची लक्झरी मिळणार नाही.नॅशनल सायन्स फाउंडेशन नॅशनल एरोनॉटिक्स अँड स्पेस अॅडमिनिस्ट्रेशन (नासा), यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी, यूएस डिपार्टमेंट ऑफ कॉमर्स एनआयएसटी, यूएस डिपार्टमेंट ऑफ डिफेन्स, डिफेन्स अॅडव्हान्स्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजन्सी (डीएआरपीए) आणि कार्यालयासाठी एक छत्र आहे. नेव्हल रिसर्चने धोरणात्मक नियोजकांना त्यांच्या विचारमंथनात माहिती देण्यासाठी अभ्यासाचे समन्वय साधले.असाच एक अहवाल 1997 चा युरोपमधील रॅपिड प्रोटोटाइपिंग आणि जपान पॅनेल अहवाल होता ज्यात DTM कॉर्पोरेशनचे संस्थापक जोसेफ जे. बीमन एक ऐतिहासिक दृष्टीकोन प्रदान करतात:

जलद प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञानाची मुळे टोपोग्राफी आणि फोटोस्कल्प्चरमधील सरावांमध्ये शोधली जाऊ शकतात.टोपोग्राफीच्या आत ब्लँथर (1892) यांनी उंचावलेल्या रिलीफ पेपर टोपोग्राफिकल नकाशेसाठी साचा बनवण्याची एक स्तरित पद्धत सुचविली .त्या प्रक्रियेमध्ये प्लेट्सच्या मालिकेवर समोच्च रेषा कापून टाकणे समाविष्ट होते.मित्सुबिशीच्या मत्सुबारा (1974) यांनी कास्टिंग मोल्ड तयार करण्यासाठी पातळ थर तयार करण्यासाठी फोटो-हार्डनिंग फोटोपॉलिमर रेजिनसह स्थलाकृतिक प्रक्रिया प्रस्तावित केली.PHOTOSCULPTURE हे 19व्या शतकातील वस्तूंच्या अचूक त्रिमितीय प्रतिकृती तयार करण्याचे तंत्र होते.सर्वात प्रसिद्ध फ्रँकोइस विलेम (1860) यांनी 24 कॅमेरे एका वर्तुळाकार अॅरेमध्ये ठेवले आणि एकाच वेळी एखाद्या वस्तूचे छायाचित्रण केले.प्रत्येक छायाचित्राच्या सिल्हूटचा वापर नंतर प्रतिकृती कोरण्यासाठी केला जात असे.मोरिओका (1935, 1944) यांनी संरचित प्रकाशाचा वापर करून एखाद्या वस्तूच्या समोच्च रेषा तयार करण्यासाठी संकरित फोटो शिल्पकला आणि स्थलाकृतिक प्रक्रिया विकसित केली.रेषा नंतर शीटमध्ये विकसित केल्या जाऊ शकतात आणि कापून स्टॅक केल्या जाऊ शकतात किंवा कोरीव कामासाठी स्टॉक सामग्रीवर प्रक्षेपित केल्या जाऊ शकतात.मुन्झ (1956) प्रक्रियेने एखाद्या वस्तूची त्रिमितीय प्रतिमा निवडकपणे उघड करून, थर दर थर, लोअरिंग पिस्टनवर फोटो इमल्शनद्वारे पुनरुत्पादित केली.फिक्सिंग केल्यानंतर, घन पारदर्शक सिलेंडरमध्ये ऑब्जेक्टची प्रतिमा असते.

- जोसेफ जे. बीमन
“द ओरिजिन ऑफ रॅपिड प्रोटोटाइपिंग – RP सतत वाढणाऱ्या CAD उद्योगातून उद्भवते, विशेषत: CAD ची ठोस मॉडेलिंग बाजू.1980 च्या उत्तरार्धात सॉलिड मॉडेलिंग सुरू होण्यापूर्वी, वायर फ्रेम आणि पृष्ठभागांसह त्रिमितीय मॉडेल तयार केले गेले.परंतु जोपर्यंत खऱ्या ठोस मॉडेलिंगचा विकास होत नाही तोपर्यंत RP सारख्या नाविन्यपूर्ण प्रक्रिया विकसित केल्या जाऊ शकत नाहीत.चार्ल्स हल, ज्यांनी 1986 मध्ये 3D प्रणाली शोधण्यात मदत केली, त्यांनी पहिली RP प्रक्रिया विकसित केली.स्टिरिओलिथोग्राफी नावाची ही प्रक्रिया, कमी-शक्तीच्या लेसरसह विशिष्ट अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश-संवेदनशील द्रव रेजिनच्या पातळ सलग स्तरांवर उपचार करून वस्तू तयार करते.RP च्या परिचयाने, CAD सॉलिड मॉडेल्स अचानक जिवंत होऊ शकतात”.

सॉलिड फ्रीफॉर्म फॅब्रिकेशन म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या तंत्रज्ञानाला आज आपण जलद प्रोटोटाइपिंग, 3D प्रिंटिंग किंवा अॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग म्हणून ओळखतो: स्वेनसन (1977), श्वार्झेल (1984) यांनी दोन संगणक नियंत्रित लेसर बीमच्या छेदनबिंदूवर प्रकाशसंवेदनशील पॉलिमरच्या पॉलिमरायझेशनवर काम केले.Ciraud (1972) sintered पृष्ठभाग cladding साठी इलेक्ट्रॉन बीम, लेसर किंवा प्लाझ्मा सह मॅग्नेटोस्टॅटिक किंवा इलेक्ट्रोस्टॅटिक डिपॉझिशन मानले.हे सर्व प्रस्तावित होते परंतु कार्यरत यंत्रे बांधली गेली होती की नाही हे माहित नाही.नागोया म्युनिसिपल इंडस्ट्रियल रिसर्च इन्स्टिट्यूटचे हिदेओ कोडामा हे फोटोपॉलिमर रॅपिड प्रोटोटाइपिंग सिस्टम (1981) वापरून तयार केलेल्या घन मॉडेलचे खाते प्रकाशित करणारे पहिले होते.फ्युज्ड डिपॉझिशन मॉडेलिंग (FDM) वर अवलंबून असलेली पहिली 3D रॅपिड प्रोटोटाइपिंग प्रणाली एप्रिल 1992 मध्ये Stratasys द्वारे तयार केली गेली होती परंतु 9 जून 1992 पर्यंत पेटंट जारी केले गेले नाही. Sanders Prototype, Inc ने पहिले डेस्कटॉप इंकजेट 3D प्रिंटर (3DP) वापरून सादर केले. 4 ऑगस्ट 1992 (हेलिंस्की), 1993 च्या उत्तरार्धात Modelmaker 6Pro आणि नंतर 1997 मध्ये मोठा औद्योगिक 3D प्रिंटर, Modelmaker 2 चा शोध. डायरेक्ट शेल कास्टिंग (DSP) साठी MIT 3DP पावडर बाइंडिंग वापरून Z-Corp ने 1993 मध्ये शोध लावला. 1995 मध्‍ये बाजारपेठ. अगदी सुरुवातीच्या तारखेलाही तंत्रज्ञानाला उत्पादन प्रॅक्टिसमध्ये स्थान मिळालेले दिसत होते.कमी रिझोल्यूशन, कमी ताकदीचे आउटपुट डिझाईन पडताळणी, मोल्ड मेकिंग, प्रोडक्शन जिग आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मूल्यवान होते.आउटपुट उच्च विशिष्टतेच्या वापराकडे सातत्याने प्रगत झाले आहेत.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) ने ड्रॉप-ऑन-डिमांड (DOD) इंकजेट सिंगल नोजल तंत्रज्ञानाचा वापर करून CAD मॉडेल्सचे बलिदान थर्मोप्लाझ टिक पॅटर्न बनवण्यासाठी मॉडेलमेकर 6Pro सह रॅपिड प्रोटोटाइपिंग 3D प्रिंटिंग निर्माता म्हणून सुरुवात केली.

गती आणि मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन अनुप्रयोगांचा सामना करण्याची क्षमता सुधारण्यासाठी सतत नवकल्पना शोधल्या जात आहेत.एक नाट्यमय विकास जो आरपी संबंधित CNC क्षेत्रांसह सामायिक करतो तो उच्च स्तरीय अनुप्रयोगांचे फ्रीवेअर ओपन-सोर्सिंग आहे जे संपूर्ण CAD-CAM टूलचेन बनवते.यामुळे कमी रिझोल्यूशन डिव्हाइस उत्पादकांचा समुदाय तयार झाला आहे.शौकीनांनी लेसर-प्रभावित उपकरणांच्या अधिक मागणी असलेल्या डिझाईन्समध्येही प्रवेश केला आहे

1993 मध्ये प्रकाशित झालेली आरपी प्रोसेसेस किंवा फॅब्रिकेशन टेक्नॉलॉजीजची सर्वात जुनी यादी मार्शल बर्न्स यांनी लिहिली होती आणि प्रत्येक प्रक्रियेचे अतिशय बारकाईने स्पष्टीकरण दिले होते.हे काही तंत्रज्ञानाची नावे देखील देते जे खालील यादीतील नावांचे पूर्ववर्ती होते.उदाहरणार्थ: व्हिज्युअल इम्पॅक्ट कॉर्पोरेशनने मेण जमा करण्यासाठी फक्त प्रोटोटाइप प्रिंटर तयार केला आणि नंतर त्याऐवजी सॅन्डर्स प्रोटोटाइप, इंक ला पेटंट परवाना दिला.बीपीएमने समान इंकजेट्स आणि साहित्य वापरले.