Che cos'è un prototipo rapido 3D?
Scolpire il David di Michelangelo delle dimensioni di un pezzo degli scacchi è una questione semplice per un computer che utilizza la tecnologia di prototipo rapido (3D) tridimensionale o 3D. Più o meno allo stesso modo in cui una stampante a getto d'inchiostro produce un'immagine bidimensionale da un file digitalizzato, la tecnologia di prototipazione rapida 3D può fare lo stesso con oggetti reali da maneggiare nello spazio reale. Basandosi su numerose tecniche, attrezzature e materiali, i processi di prototipazione rapida 3D generalmente funzionano da oggetti CAD (computer-aided drafting) per la progettazione o la fabbricazione; li costruiscono generando uno strato di materiale alla volta fino a formare una replica perfetta. Questa costruzione aiuta la creazione di un numero quasi illimitato di forme e oggetti complessi, rivoluzionando l'efficienza del design e della produzione.
Il prototipo generalmente comprende tre aspetti: costruzione di modelli per la fabbricazione, revisione del prodotto e perfezionamento. Gli utenti trasformano gli schemi informatici direttamente in prototipi. I progetti vengono valutati prima dell'inizio dei costosi processi di produzione e possono essere testate le superfici e le finiture dei prodotti.
I produttori possono personalizzare quasi innumerevoli forme di prodotto per la produzione di massa o la personalizzazione del cliente. Le iterazioni o le varianti del prototipo possono essere perfezionate per adattarsi dopo la revisione da parte di team di produzione o clienti. Ciò consente una maggiore flessibilità e costi inferiori nello sviluppo del prodotto, rispetto alla tradizionale prototipazione che richiede tempo a macchina o a mano.
In sostanza, il processo di RP si riferisce alla costruzione automatizzata e additiva di un oggetto; cioè, gli oggetti vengono creati aggiungendo un foglio, polvere o strato liquido alla volta fino alla formazione di un oggetto. La realizzazione di un prototipo rapido 3D si riferisce alla produzione di fascia alta di prodotti di precisione progettati su specifiche ingegneristiche. Numerose tecniche consentono la costruzione di parti, modelli e attrezzature; questi possono includere, tra gli altri, la stereolitografia, la modellazione a deposizione fusa, il consolidamento ad ultrasuoni e la sinterizzazione laser selettiva. Questi metodi di costruzione additiva stratificano le sezioni trasversali con tecniche come fusione laser, indurimento a liquido, bordatura o saldatura per adattarsi a materiali specifici come resine o fogli. L'uso di RP può ridurre drasticamente i costi in materiali e manodopera, nonché il tempo; i modelli possono essere costruiti in poche ore o giorni.
Su una scala più piccola, la stampa 3D è una tecnica comune che a volte viene chiamata costruzione di prototipi rapidi 3D. Questa operazione, tuttavia, utilizza una macchina desktop più piccola per la progettazione, ma manca della precisione dimensionale schematica o della versatilità dei materiali dei metodi di prototipazione rapida 3D utilizzati nella produzione. Il processo di stampa 3D viene in genere utilizzato per la creazione di modelli usa e getta per dimostrazioni pratiche, mentre le macchine RP più complesse possiedono modelli di utensili per aiutare il processo di produzione stesso. Inoltre, le stampanti 3D possono offrire solo poche opzioni di materiale, mentre RP può servire dozzine di materiali, come resine e fotopolimeri, per duplicare materiali di produzione come i termoplastici.
La prototipazione rapida potrebbe avere implicazioni a lungo termine per l'industria allo stesso modo in cui la catena di montaggio ha rivoluzionato la produzione. Tradizionalmente, i costi di produzione diminuiscono nel tempo per tutta la durata della linea di prodotti. Con la prototipazione rapida, il costo di produzione di poche unità non è diverso dal costo di produzione di migliaia. Mentre ciò può aiutare a facilitare conteggi di prodotti più piccoli per ordini personalizzati, i potenziali effetti di questa condizione su come sono comprese le economie di scala sono sconosciuti. La produzione con tecnologia di prototipazione rapida 3D può continuare a fondere le fasi di progettazione e produzione in processi più efficienti.