Rapid prototyping: popis technologie, účel a zpětná vazba

Vývoj produktů v různých podnicích často poskytuje možnost přípravy vzorových vzorů. Stanoví možné vlastnosti budoucího produktu, který může zákazník prověřit a provést potřebné úpravy experimentálního modelu. Pro optimalizaci procesu výroby takových vzorků dnes je používán rychlý prototyp, který umožňuje vytvářet makety produktu s vysokou přesností s minimálními náklady.

Účel technologie

Aplikace tohoto systému především řeší problém optimalizace procesu hodnocení a odsouhlasení budoucího produktu - přinejmenším v podobě, ve které jej vykonávající objednávka vidí v konkrétní fázi vývoje. Vytvořené rozložení umožňuje testovat, jak produkt splňuje požadavky z hlediska ergonomie provozu, vzhledu, technických a fyzických parametrů apod. Zvláště důležitá je možnost praktického testování funkčnosti produktu. Vzhledem k tomu, že vzorek je co nejblíže skutečnému výrobku, může být zabudován do pracovního nebo výrobního procesu a kontroluje výkon. Například rychlé prototypování ve strojírenství umožňuje vyhodnotit kvalitu oběhu oleje pomocí modelu karoserie motoru vyrobeného z průhledného materiálu. V segmentu letadel lze kontrolovat aerodynamické vlastnosti jednotlivých komponent stejným způsobem.

Organizace procesů

Proces vytváření rozvržení prostřednictvím této technologie se provádí v několika fázích. Zpočátku je sestaven seznam vlastností produktu. Do této doby by již měl být připraven balíček s projektovou dokumentací. Technické informace se odesílají do počítače pro zpracování, po kterém jsou stanoveny podmínky pro vytvoření vzorků. Obecný model rychlého prototypování v jednotlivých fázích může být proveden buď automaticky, nebo za účasti provozovatele nebo výzkumného týmu. Stejné vlastnosti s požadavky na konstrukční podmínky rozvržení mohou být určeny samotným počítačem v režimu toku, pokud je do něj zapracován příslušný program. Nebo naopak, výcvik provádí zcela zvláštní jednotka se specialisty různých profilů - v designu, architektuře, ergonomii apod. V závěrečné fázi, v závislosti na technologii, nástrojová platforma vytváří imitace produktu na základě zadaných dat.

Metody rychlého prototypování

Základní separace metod zavádění technologie probíhá podle typu konečného uspořádání uspořádání. K dnešnímu dni se aktivně vyvíjí skutečná trojrozměrná tvorba rozvržení produktu pomocí 3D tiskáren. V tomto směru lze rozlišit takové metody jako stereolitografie, slinování, rozprašování apod. Nejpopulárnější nástroje uvedené níže budou projednávány zvlášť. Existuje také široká vrstva metod vizualizace počítačového modelu produktu. Základní klasifikace nástrojů pro rychlé prototypování v tomto směru rozděluje metody podle úrovně používaného jazyka, mechanismů pro výstup a odrážení informací a platformy pro vývoj modelu. Zvláštní nástroje pro takové modelování by měly být také zvažovány samostatně.

Programovací nástroje pro prototypování

Axure RP se široce používá k vytváření vzorových webových stránek. S ním může uživatel generovat HTML ve vhodné formě dokumentace. Vývoj softwaru také používá systém Balsamiq Mockups. Funkcí tohoto nástroje je stylizace prezentovaných produktů pod náčrty. Komplexní CogTool umožňuje vytvářet vzorky uživatelských rozhraní a také vyhodnocovat jejich ergonomii a výkon. Vývojáři budou mít možnost odhadnout, kolik času bude průměrný uživatel potřebovat k řešení konkrétního úkolu. Interaktivní a multiplatformní technologie rychlého prototypování v oblasti informačních systémů se aktivně rozvíjejí. Mezi tyto nástroje patří Coutline a Dreamweaver, které lze použít v integrovaném programování víceúrovňových systémů.

Stereolitografie

Jedna z nejpopulárnějších platforem pro objemové prototypování laserů. Systém používá fotopolymery jako surovinu a optická náplň tvoří základnu nástrojů. Laser s použitím ultrafialového záření přenáší průřez připraveného modelu na základnu s materiálem. Po každém průchodu ošetřená oblast ztuhne paprskem. Tímto způsobem se postupně aplikují nové vrstvy, dokud není implementováno uspořádání odpovídající zadanému modelu. K dnešnímu dni se rychle používají prototypy stereolitografií v různých oblastech průmyslové činnosti - od průmyslu obráběcích strojů až po podniky zabývající se vývojem vysoce přesného zdravotnického zařízení. Mluví o důvěře technologie, která je oprávněná. Stačí říci, že chyba při výrobě fyzických částí touto metodou je od 0,1 do 0,025 mm.

Selektivní slinování

Tato technologie je SLS, která zahrnuje použití práškového materiálu jako materiálové základny pro mockups. Zpracování pole je také prováděno pomocí laserového paprsku, ale existuje zásadní rozdíl od přístroje, který používá stereolitografii. Jestliže v předchozím příkladu paprsek vykazoval ultrafialové světlo, metoda SLS využívá tepelnou energii záření. V okamžiku směrování na práškovou hmotu paprsek doslova pečie částice podél obrysů odpovídajících cílové části. Pokud jde o materiál pro prášek, nejčastěji se používá polystyren, polyamid a dokonce metalizovaný písek. Výhody této technologie zahrnují práci bez zpoždění a možnost ochrany modelu před náhodným zničením nebo deformací v procesu tvorby. Tato rychlá prototypová technika vám umožňuje provádět jak malé rozvržení, tak velkoplošné kopie, stejně jako funkční polotovary. S pomocí zejména návrhových detailů vnitřního plnění automobilů a exteriérových dekorativních dílů.

Technologie modelování FDM

V tomto případě není pracovní část představována laserovým zařízením, ale vytlačovací hlavou, která extruduje termoplastický materiál. Uspořádání se vytváří ve vrstvách při uložení polymerního vlákna o tloušťce nepřesahující 2 mm. Hlava položí materiál na dříve připravenou čistou základnu a postupně obnovuje tvar cílového polotovaru. A již v procesu ukládání nových vrstev krystalizují a pevně propojují. Ve většině případů pracuje na této technologii standardní 3D tisk. Rychlé prototypování vyžaduje vysokou přesnost, takže tato metoda vždy nevyužíváte. Hlavní nevýhodou modelování FDM je hrubý a nerovný povrch výsledného produktu. To je způsobeno skutečností, že proces ukládání horkých plastů zahrnuje účinek tavení předchozích vrstev. V důsledku toho mohou dojít k významným chybám ve velikosti.

Rychlé recenze prototypů

Prototypové nástroje z větší části vyvolávají pozitivní zkušenosti uživatelů. Existuje také zkrácení časových intervalů pro výrobu výrobků s přípravou na sériovou výrobu a snížení jejich nákladů. Jako přechodná fáze výroby umožňuje zrychlené vytváření rozvržení předem předvídat odchylky od úkolu, což se také přičítá výhodám technologie rychlého prototypování. Aplikace ve špičkových průmyslových odvětvích zahrnující svazek počítačových zařízení výrazně rozšiřuje možnosti vývoje a počátečního návrhu modelů. V této souvislosti mnozí poukazují na výhody interakce s CAD nástroji. Existuje však kritika těchto systémů, která zaznamenává vysoké náklady na organizaci procesu a nízkou pevnost vzorků. Poslední faktor omezuje možnosti použití takových prototypových metod.

Na závěr

Samozřejmě, zvažované technologie nejsou jediným prostředkem k vytváření koncepčních modelů v průmyslu. Navíc tradiční metody fyzické výroby rozvržení mají mnoho výhod, z nichž hlavní je možnost maximálního sblížení vlastností s výrobkem plánovaným k uvolnění. Rychlé prototypování má zase výhodu z výrobní rychlosti. To znamená, že technologie může být použita v oblastech, kde výběr materiálu pro rozvržení není zásadní. Například podnik nebude schopen obnovit plnohodnotnou kovovou část s takovými prostředky a otestovat její výkon. Naproti tomu napodobování tvaru a jednotlivých tepelných fyzikálních vlastností je v poptávce v mnoha průmyslových odvětvích bez ohledu na směr činnosti. Dokonce i velké průmyslové komplexy vyrábějící těžké stroje používají prototypové techniky při testování jednotlivých částí a spotřebního materiálu.