Содержание статьи
3D-прототипирование — это процесс создания физического прототипа объекта на основе его цифровой модели путем послойной 3D-печати. Такая технология изготовления изделий через наращивание объекта слой за слоем и взаимодействие со специальным программным обеспечением называется аддитивной (Additive Manufacturing, от англ. additive — прибавляемый, послойный).
Сферы применения прототипирования 3D-моделей
- авиация
- архитектура
- космонавтика
- машиностроение
- судостроение
- медицина (в основном хирургия и стоматология)
- образование
- производство предметов быта, игрушек, сувениров и т.д.
- промышленность: литейное производство, металлургия и т.д.
- реклама и event-маркетинг
- сельское хозяйство
- строительство
- фармакология
- ювелирная индустрия
Можно сказать, что 3D-прототипы могут использоваться практически во всех сферах человеческой жизнедеятельности. Технологии трехмерного прототипирования улучшаются, оборудование и программное обеспечение совершенствуется. Многие предприниматели, в том числе в сегменте малого бизнеса, приобретают 3D-принтеры, так как это менее трудоемко и экономически выгодно.
Какие бывают прототипы? Виды прототипов
Прототипы можно классифицировать по следующим параметрам.
- 1. По областям применения:
- промышленные — прототипы деталей механизмов и оборудования;
- товарные — производство продукции и ее упаковки;
- демонстрационные — реклама, строительство, производство мебели и ювелирных украшений, архитектура и т.д.;
- транспортные — создание моделей различных ТС;
- медицинские и стоматологические — планирование хирургических операций, обучение, ортопедия.
- 2. По способу печати
- ультрафиолетовое отверждение жидкого материала;
- экструзия;
- сплавление/спекание порошков;
- струйное напыление.
- 3. По используемым материалам:
- фотополимерная смола;
- пластики в виде нитей (филаментов) и гранул;
- полиамид и полистирол в виде порошка;
- металл в виде порошка;
- воск;
- песок.
Технологии быстрого прототипирования (ТБП)
Раньше образец создавался вручную на основе 2D-чертежей. С появлением аддитивных технологий временные затраты сократились в разы и стало возможным быстро и качественно сделать прототип детали.
К основным технологиям создания 3D-прототипов относятся:
- SLA (Laser Stereolithography) — лазерная стереолитография, послойное отвердевание жидкого фотополимера;
- DLP/LCD (Digital Light Processing / Liquid Crystal Display) — стереолитографическая печать с использованием цифровых светодиодных проекторов / ЖК-экрана;
- FDM (Fused deposition modeling) — послойное формирование из пластиковой нити;
- SLS (Selective Laser Sintering) — селективное лазерное спекание пластиковых порошков;
- MJM (MultiJet Modeling) — многоструйное 3D-моделирование;
- SLM (Selective Laser Melting) — селективное лазерное плавление металлических порошков;
- Binder Jetting — струйная печать связующим веществом на основе кварцевого песка или гипса);
- CJP (ColorJet Printing) — полноцветная печать гипсовым порошком.
Этапы прототипирования 3D-моделей
- 1. Построение 3D-модели в специальном программном обеспечении.
- 2. Изготовление первого (чернового) 3D-прототипа.
- 3. Тестирование прототипа, корректировка цифровой модели.
- 4. Изготовление тестовой (пилотной) партии изделий посредством 3D‑печати.
- 5. Запуск полномасштабного производства.
Преимущества 3D‑прототипирования
Перед запуском в массовое производство с помощью прототипа и технического образца можно оценить различные характеристики будущего изделия (функциональность, прочность, внешний вид, эргономичность и т.д.)
Основные преимущества перед традиционными способами:
- быстрота и качество исполнения;
- экономия времени;
- универсальность;
- экономия материалов;
- исключение ошибок, связанных с человеческим фактором.