Che cos'è un modello prototipo rapido?
Un modello prototipo rapido è in genere una parte in plastica o metallo creata da un disegno di computer, che consente a un cliente di rivedere un prodotto in fase di sviluppo. A partire dalla fine del XX secolo, è stato sviluppato un software per computer che ha permesso ai progettisti di creare disegni tridimensionali (3D). Lo sviluppo parallelo di apparecchiature che potrebbero creare strutture fisiche da questi disegni ha portato all'attività di modellazione rapida.
La progettazione di una parte mediante software 3D inizia con un disegno concettuale di una parte desiderata. Un designer può prendere questo disegno e creare un modello 3D basato su software, che consente di visualizzare una parte da diverse angolazioni o orientamenti. Questo software può anche praticamente smontare la parte per mostrare a un cliente come può avvenire il montaggio in un impianto industriale. La progettazione del software spesso include la capacità di "testare" la parte in diverse condizioni di stress o impatto per stimare guasti della parte o difetti di progettazione.
Lo sviluppo rapido di prototipi di modelli è diventato realtà con l'introduzione delle stampanti 3D. Diverse tecnologie diverse si sono evolute alla fine del XX secolo, ma tutte sono state collegate ai programmi di progettazione assistita da computer (CAD) che hanno creato modelli software. Tutte le stampanti 3D usano una tecnica per costruire strati successivi di plastica o metalli in sequenza per creare un campione fisico del pezzo.
Un tipo di stampante utilizzava una polvere fine all'interno di un cabinet della stampante. Il software per computer ha trasformato il disegno in migliaia di strati estremamente sottili, come tagliare l'immagine in modo estremamente sottile. La stampante ha spruzzato un legante chimico sulla polvere a forma di strato più basso. La polvere è stata quindi miscelata su questo strato e il vassoio piatto si è abbassato di una piccola quantità. Sono stati aggiunti il successivo strato di legante e polvere, e così via, fino a quando non è stata realizzata una parte 3D. A seconda della complessità della parte, potrebbe essere necessario eseguire la stampante per giorni per completare un campione.
Un altro tipo di stampante modello prototipo rapido utilizzava una plastica fondibile. Un ugello posizionava minuscoli punti del materiale fuso sul vassoio della stampante in strati successivi per formare una parte. Queste parti erano spesso utilizzabili direttamente dalla macchina, poiché gli strati di plastica formavano un solido prototipo di plastica. Questo è stato un miglioramento rispetto ad alcune stampanti a polvere, che hanno creato parti che potrebbero essere gestite, ma potrebbero non essere abbastanza robuste per i test o l'uso effettivo.
Un processo chiamato sinterizzazione del metallo potrebbe anche creare un modello prototipo rapido. Un metallo come alluminio o rame con un punto di fusione relativamente basso potrebbe essere utilizzato in una stampante 3D in modo simile a una plastica fusa. La parte in metallo finita spesso non ha richiesto ulteriori lavorazioni e potrebbe essere utilizzata direttamente dalla macchina per test o ulteriore sviluppo.
Molti prodotti del 21 ° secolo sono stati interamente progettati nel software CAD, rendendo l'immagine virtuale un modello prototipo rapido, senza la necessità di creare un campione fisico. Questo divenne comune per grandi macchinari industriali, aerei e veicoli di grandi dimensioni come le navi. Molte parti erano troppo grandi per creare prototipi separati o avrebbero ritardato lo sviluppo del prodotto finale.
Gli ingegneri hanno sviluppato test software che potrebbero simulare condizioni di test reali, eliminando la necessità di test prototipo. Il primo aereo commerciale fu progettato in questo modo alla fine del XX secolo. Un velivolo a reazione commerciale è stato costruito interamente in un computer, passando da un progetto direttamente ad un aereo capace di volare senza prototipi intermedi.