Wat is een 3D Rapid Prototype?
David van Michelangelo zo groot maken als een schaakstuk is een eenvoudige zaak voor een computer met behulp van driedimensionale, of 3D, rapid prototype (RP) technologie. Net zoals een inkjetprinter een tweedimensionaal beeld van een gedigitaliseerd bestand produceert, kan 3D rapid prototype-technologie hetzelfde doen met werkelijke objecten voor verwerking in de echte ruimte. Op basis van talloze technieken, apparatuur en materialen werken 3D rapid prototype-processen over het algemeen van computerondersteunde tekenobjecten (CAD) voor ontwerp of fabricage; ze construeren ze door één laag materiaal tegelijk te genereren totdat een perfecte replica wordt gevormd. Deze constructie helpt bij het creëren van een bijna onbeperkt aantal complexe vormen en objecten, wat een revolutie teweegbrengt in ontwerp en productie-efficiëntie.
Prototyping bestaat over het algemeen uit drie aspecten: het construeren van modellen voor fabricage, productbeoordeling en verfijning. Gebruikers zetten computerschema's rechtstreeks om in prototypes. Ontwerpen worden geëvalueerd voordat dure productieprocessen beginnen en productoppervlakken en afwerkingen kunnen worden getest.
Fabrikanten kunnen bijna ontelbare productvormen aanpassen voor massaproductie of klantaanpassing. Prototype-iteraties of variaties kunnen worden verfijnd om te worden aangepast na beoordeling door productieteams of klanten. Dit maakt grotere flexibiliteit en lagere kosten bij productontwikkeling mogelijk in vergelijking met traditionele tijdrovende prototyping met machines of met de hand.
In wezen verwijst het RP-proces naar de geautomatiseerde, additieve constructie van een object; dat wil zeggen, objecten worden gemaakt door één vel, poeder of vloeistoflaag tegelijk toe te voegen totdat een object wordt gevormd. Het maken van een snel 3D-prototype verwijst naar hoogwaardige productie van precisieproducten die zijn ontworpen volgens technische specificaties. Talloze technieken maken de constructie van onderdelen, modellen en gereedschappen mogelijk; deze kunnen onder andere stereolithografie, fused deposition modelling, ultrasone consolidatie en selectieve lasersintering omvatten. Deze additieve constructiemethoden leggen dwarsdoorsneden op elkaar met technieken zoals lasersmelten, uitharden met vloeistof, kralen of lassen voor specifieke materialen zoals harsen of folies. Het gebruik van RP kan de materiaal- en arbeidskosten en de tijd aanzienlijk verminderen; modellen kunnen binnen enkele uren of dagen worden gebouwd.
Op kleinere schaal is 3D-printen een veel voorkomende techniek die soms 3D rapid prototype-constructie wordt genoemd. Deze bewerking gebruikt echter een kleinere desktopmachine voor het ontwerp, maar mist de schematische dimensionale precisie of materiaal veelzijdigheid van 3D snelle prototypemethoden die bij de fabricage worden gebruikt. Het 3D-printerproces wordt meestal gebruikt voor het maken van wegwerpmodellen voor hands-on demonstraties, terwijl complexere RP-machines gereedschapspatronen hebben om het productieproces zelf te ondersteunen. Bovendien bieden 3D-printers slechts enkele materiaalopties, terwijl RP tientallen materialen, zoals harsen en fotopolymeren, kan bedienen om productiematerialen zoals thermoplasten te dupliceren.
Snelle prototyping kan op de lange termijn gevolgen hebben voor de industrie, net zoals de lopende band een revolutie teweegbracht in de productie. Traditioneel dalen de productiekosten met de tijd gedurende de levensduur van de productlijn. Met rapid prototyping zijn de kosten om slechts enkele eenheden te produceren niet anders dan de kosten om duizenden te produceren. Hoewel dit kan helpen kleinere producttellingen voor aangepaste bestellingen te vergemakkelijken, zijn de potentiële effecten van deze voorwaarde op hoe schaalvoordelen worden begrepen onbekend. Productie met 3D rapid prototype-technologie kan ontwerp- en productiefasen blijven versmelten tot efficiëntere processen.