වේගවත් මූලාකෘතිකරණය

තෝරාගත් ලේසර් සින්ටර් කිරීම (SLS) භාවිතා කරන වේගවත් මූලාකෘති යන්ත්‍රයක්

3D මාදිලියේ පෙති කැපීම
Rapid prototyping යනු ත්‍රිමාණ පරිගණක ආධාරක සැලසුම් (CAD) දත්ත භාවිතයෙන් භෞතික කොටසක හෝ එකලස් කිරීමේ පරිමාණ ආකෘතියක් ඉක්මනින් නිපදවීමට භාවිතා කරන තාක්ෂණික ක්‍රම සමූහයකි.කොටස හෝ එකලස් කිරීම සාමාන්‍යයෙන් ත්‍රිමාණ මුද්‍රණ හෝ "ආකලන ස්ථර නිෂ්පාදන" තාක්ෂණය භාවිතයෙන් සිදු කෙරේ.

වේගවත් මූලාකෘතිකරණය සඳහා වූ පළමු ක්‍රම 1980 ගණන්වල මැද භාගයේදී ලබා ගත හැකි වූ අතර ආකෘති සහ මූලාකෘති කොටස් නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරන ලදී.අද, ඒවා පුළුල් පරාසයක යෙදුම් සඳහා භාවිතා වන අතර සාමාන්‍ය අහිතකර කෙටිකාලීන ආර්ථික විද්‍යාවෙන් තොරව අවශ්‍ය නම් සාපේක්ෂව කුඩා සංඛ්‍යාවකින් නිෂ්පාදන-ගුණාත්මක කොටස් නිෂ්පාදනය කිරීමට යොදා ගනී.මෙම ආර්ථිකය මාර්ගගත සේවා කාර්යාංශය දිරිමත් කර ඇත.RP තාක්ෂණයේ ඓතිහාසික සමීක්ෂණ ආරම්භ වන්නේ 19 වන සියවසේ මූර්ති ශිල්පීන් විසින් භාවිතා කරන ලද සිමියුලේ නිෂ්පාදන ශිල්පීය ක්‍රම පිළිබඳව සාකච්ඡා කිරීමෙනි.සමහර නවීන මූර්ති ශිල්පීන් ප්‍රදර්ශන සහ විවිධ වස්තූන් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා පරම්පරාවේ තාක්ෂණය භාවිතා කරයි.දත්ත කට්ටලයකින් නිර්මාණ ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කිරීමේ හැකියාව අයිතිවාසිකම් පිළිබඳ ගැටළු මතු කර ඇත, මන්ද එය දැන් ඒකමාන රූපවලින් පරිමාමිතික දත්ත අන්තර් ධ්‍රැවීකරණය කළ හැකි බැවිනි.

CNC අඩු කිරීමේ ක්‍රම මෙන්ම, සම්ප්‍රදායික වේගවත් මූලාකෘතිකරණ ක්‍රියාවලියේදී පරිගණක ආශ්‍රිත සැලසුම් - පරිගණක ආශ්‍රිත නිෂ්පාදන CAD -CAM කාර්ය ප්‍රවාහය ආරම්භ වන්නේ ජ්‍යාමිතික දත්ත නිර්මාණය කිරීමෙනි, එක්කෝ CAD වැඩපොළක් භාවිතයෙන් ත්‍රිමාණ ඝන ලෙස හෝ 2D පෙති ස්කෑනිං උපාංගය.වේගවත් මූලාකෘතියක් සඳහා මෙම දත්ත වලංගු ජ්යාමිතික ආකෘතියක් නියෝජනය කළ යුතුය;එනම්, මායිම් මතුපිට පරිමිත පරිමාවක් වට කර ඇති, අභ්‍යන්තරය නිරාවරණය වන සිදුරු අඩංගු නොවන අතර, තමන් වෙත ආපසු නැමෙන්නේ නැත.වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, වස්තුවට "ඇතුළත" තිබිය යුතුය.ත්‍රිමාණ අවකාශයේ එක් එක් ලක්ෂ්‍යය සඳහා එම ලක්ෂ්‍යය ආකෘතියේ මායිම් මතුපිට ඇතුළත ද, මත ද, පිටත ද යන්න පරිගණකයට අනන්‍යව තීරණය කළ හැකි නම් ආකෘතිය වලංගු වේ.CAD පශ්චාත්-ප්‍රොසෙසර මඟින් යෙදුම් වෙළෙන්දන්ගේ අභ්‍යන්තර CAD ජ්‍යාමිතික ආකෘති (උදා, B-splines) සරල කළ ගණිතමය ආකෘතියක් සමඟින් දළ වශයෙන් ගණනය කරනු ඇත, එය අතිරේක නිෂ්පාදනයේ පොදු ලක්ෂණයක් වන නිශ්චිත දත්ත ආකෘතියකින් ප්‍රකාශ කෙරේ: STL ගොනු ආකෘතිය, SFF යන්ත්‍ර වෙත ඝන ජ්‍යාමිතික ආකෘති මාරු කිරීම සඳහා තත්‍ය ප්‍රමිතියකි.

සැබෑ SFF, වේගවත් මූලාකෘති, ත්‍රිමාණ මුද්‍රණ හෝ ආකලන නිෂ්පාදන යාන්ත්‍රණය ධාවනය කිරීමට අවශ්‍ය චලන පාලන පථ ලබා ගැනීම සඳහා, සකස් කරන ලද ජ්‍යාමිතික ආකෘතිය සාමාන්‍යයෙන් ස්ථරවලට පෙති කපන අතර, පෙති රේඛා වලට ස්කෑන් කරනු ලැබේ ("2D චිත්‍රයක්" නිපදවීමට භාවිතා කරයි. CNC හි මෙවලම් මාර්ගයෙහි මෙන් ගමන් පථය), ස්ථරයෙන් ස්ථරයට භෞතික ගොඩනැගීමේ ක්‍රියාවලිය ප්‍රතිලෝමව අනුකරණය කරයි.

1. යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර
නව ව්‍යාපාර ආකෘති සහ අභ්‍යවකාශ, මෝටර් රථ, මූල්‍ය සේවා, නිෂ්පාදන සංවර්ධනය සහ සෞඛ්‍ය ආරක්ෂණ වැනි යෙදුම් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය අත්හදා බැලීම සඳහා මෘදුකාංග ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී වේගවත් මූලාකෘතිකරණය ද බහුලව භාවිතා වේ.අභ්‍යවකාශ සැලසුම් සහ කාර්මික කණ්ඩායම් කර්මාන්තයේ නව AM ක්‍රමවේද නිර්මාණය කිරීම සඳහා මූලාකෘතිකරණය මත රඳා පවතී.SLA භාවිතා කිරීමෙන් ඔවුන්ට දින කිහිපයකින් ඔවුන්ගේ ව්‍යාපෘතිවල විවිධ අනුවාද ඉක්මනින් සාදා ඉක්මනින් පරීක්ෂා කිරීමට පටන් ගත හැකිය.Rapid Prototyping මඟින් නිර්මාණකරුවන්ට/සංවර්ධකයින්ට මූලාකෘතියට වැඩි කාලයක් සහ මුදල් යෙදවීමට පෙර නිමි භාණ්ඩය හැරෙන්නේ කෙසේද යන්න පිළිබඳ නිවැරදි අදහසක් ලබා දීමට ඉඩ සලසයි.වේගවත් මූලාකෘතිකරණය සඳහා ත්‍රිමාණ මුද්‍රණය භාවිතා කිරීම කාර්මික ත්‍රිමාණ මුද්‍රණය සිදු කිරීමට ඉඩ සලසයි.මේ සමඟ, ඔබට කෙටි කාලයක් තුළ ඉක්මනින් පොම්ප කිරීම සඳහා අමතර කොටස් සඳහා විශාල පරිමාණ අච්චු ලබා ගත හැකිය.

2. ඉතිහාසය
1970 ගණන්වලදී, බෙල් ලැබ්ස් හි ජෝසප් හෙන්රි කොන්ඩන් සහ අනෙකුත් අය Unix Circuit Design System (UCDS) සංවර්ධනය කරන ලද අතර, පර්යේෂණ සහ සංවර්ධන අරමුණු සඳහා පරිපථ පුවරු නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා චිත්‍ර අතින් පරිවර්තනය කිරීමේ වෙහෙසකාරී සහ දෝෂ සහිත කාර්යය ස්වයංක්‍රීය කරන ලදී.

1980 ගණන් වන විට, එක්සත් ජනපද ප්‍රතිපත්ති සම්පාදකයින්ට සහ කාර්මික කළමනාකරුවන්ට යන්ත්‍ර මෙවලම් නිෂ්පාදන ක්ෂේත්‍රයේ ඇමරිකාවේ ආධිපත්‍යය වාෂ්ප වී, යන්ත්‍ර මෙවලම් අර්බුදය ලෙස නම් කරන ලද බව සැලකිල්ලට ගැනීමට බල කෙරුනි.එක්සත් ජනපදයේ ආරම්භ වූ සාම්ප්‍රදායික CNC CAM ප්‍රදේශයේ මෙම ප්‍රවණතාවලට එරෙහිව බොහෝ ව්‍යාපෘති උත්සාහ කරන ලදී.පසුව Rapid Prototyping Systems විද්‍යාගාරවලින් ඉවත් වී වාණිජකරණයට ලක් වූ විට, වර්ධනයන් දැනටමත් ජාත්‍යන්තරව පවතින බවත් එක්සත් ජනපදයේ වේගවත් මූලාකෘති සමාගම්වලට ඊයම් ලිස්සා යාමට ඉඩ හැරීමේ සුඛෝපභෝගීත්වය නොමැති බවත් හඳුනා ගන්නා ලදී.ජාතික විද්‍යා පදනම ජාතික ගගන විද්‍යාව සහ අභ්‍යවකාශ පරිපාලනය (NASA), එක්සත් ජනපද බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුව, එක්සත් ජනපද වාණිජ දෙපාර්තමේන්තුව NIST, එක්සත් ජනපද ආරක්ෂක දෙපාර්තමේන්තුව, ආරක්ෂක උසස් පර්යේෂණ ව්‍යාපෘති නියෝජිතායතනය (DARPA) සහ කාර්යාලය සඳහා කුඩයක් විය. නාවික පර්යේෂණ සම්බන්ධීකරණය කරන ලද අධ්‍යයනයන් උපාය මාර්ගික සැලසුම්කරුවන්ට ඔවුන්ගේ සාකච්ඡාවලදී දැනුම් දීම.එවැනි එක් වාර්තාවක් වූයේ 1997 යුරෝපයේ වේගවත් මූලාකෘතිකරණය සහ ජපානයේ පැනල් වාර්තාවේ DTM සංස්ථාවේ නිර්මාතෘ Joseph J. Beaman ඓතිහාසික ඉදිරිදර්ශනයක් සපයයි:

වේගවත් මූලාකෘති තාක්‍ෂණයේ මූලයන් භූ විෂමතා සහ ඡායාරූප මූර්ති ශිල්පයේ භාවිතයන් වෙත සොයාගත හැකිය.TOPOGRAPHY තුළ Blanther (1892) විසින් මතු කරන ලද සහන කඩදාසි භූලක්ෂණ සිතියම් සඳහා අච්චුවක් සෑදීම සඳහා ස්ථර ක්‍රමයක් යෝජනා කරන ලදී.මෙම ක්‍රියාවලියට ඇතුළත් වූයේ තහඩු මාලාවක් මත සමෝච්ඡ රේඛා කැපීමයි.Mitsubishi හි Matsubara (1974) විසින් වාත්තු අච්චුවක් සෑදීම සඳහා තුනී ස්ථර සෑදීම සඳහා ඡායාරූප-දැඩි කරන ෆොටෝපොලිමර් දුම්මලයක් සහිත භූගෝලීය ක්‍රියාවලියක් යෝජනා කළේය.PHOTOSCULPTURE යනු 19 වැනි සියවසේ වස්තූන්ගේ නියම ත්‍රිමාණ අනුරූ නිර්මාණය කිරීමේ තාක්‍ෂණයකි.වඩාත් ප්‍රසිද්ධ Francois Willeme (1860) කැමරා 24ක් වෘත්තාකාර අරාවක තබා වස්තුවක් ඡායාරූප ගත කළේය.සෑම ඡායාරූපයකම සිල්වට් එක අනුරුවක් කැටයම් කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ලදී.මොරියෝකා (1935, 1944) වස්තුවක සමෝච්ඡ රේඛා ඡායාරූපගත කිරීම සඳහා ව්‍යුහගත ආලෝකය භාවිතා කරමින් දෙමුහුන් ඡායාරූප මූර්ති සහ භූගෝලීය ක්‍රියාවලියක් වර්ධනය කළේය.රේඛා පසුව තහඩු බවට පත් කර කපා ගොඩගැසීමට හෝ කැටයම් කිරීම සඳහා කොටස් ද්‍රව්‍ය මත ප්‍රක්ෂේපණය කළ හැකිය.Munz (1956) ක්‍රියාවලිය මඟින් වස්තුවක ත්‍රිමාණ රූපයක් වරණාත්මකව, ස්ථරයෙන් ස්ථරයක්, පහත් කරන පිස්ටනයක් මත ඡායාරූප ඉමල්ෂන් එකක් ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.සවි කිරීමෙන් පසු ඝන විනිවිද පෙනෙන සිලින්ඩරයක වස්තුවේ රූපයක් අඩංගු වේ.

- ජෝසප් ජේ බීමන්
“වේගවත් මූලාකෘතිකරණයේ මූලාරම්භය – ආර්පී හටගන්නේ දිනෙන් දින වර්ධනය වන CAD කර්මාන්තයෙන්, වඩාත් නිශ්චිතව, CAD හි ඝන ආකෘතිකරණ පැත්තයි.1980 ගණන්වල අගභාගයේදී ඝන ආකෘති නිර්මාණය හඳුන්වා දීමට පෙර, කම්බි රාමු සහ මතුපිට සහිත ත්රිමාණ ආකෘති නිර්මාණය කරන ලදී.නමුත් සැබෑ ඝන ආකෘති නිර්මාණය වර්ධනය වන තුරු RP වැනි නව්‍ය ක්‍රියාවලි දියුණු කළ නොහැක.1986 දී ත්‍රිමාණ පද්ධති සොයා ගැනීමට උදව් කළ චාල්ස් හල් පළමු RP ක්‍රියාවලිය දියුණු කළේය.ස්ටීරියොලිතෝග්‍රැෆි ලෙස හඳුන්වන මෙම ක්‍රියාවලිය, අඩු බල ලේසර් සමඟ ඇතැම් පාරජම්බුල කිරණවලට සංවේදී ද්‍රව දුම්මලවල තුනී අනුක්‍රමික ස්ථර සුව කිරීමෙන් වස්තූන් ගොඩනඟයි.RP හඳුන්වාදීමත් සමඟ CAD ඝන මාදිලි හදිසියේම ජීවයට පැමිණිය හැකිය.

Solid Freeform Fabrication ලෙසින් හඳුන්වනු ලබන තාක්ෂණයන් අපි අද හඳුනාගන්නේ වේගවත් මූලාකෘතිකරණය, ත්‍රිමාණ මුද්‍රණය හෝ ආකලන නිෂ්පාදනය ලෙසයි: Swainson (1977), Schwerzel (1984) පරිගණක පාලිත ලේසර් කදම්භ දෙකක මංසන්ධියේදී ඡායාරූප සංවේදී බහුඅවයවයක් බහුඅවයවීකරණය කිරීම සඳහා ක්‍රියා කරයි.Ciraud (1972) සින්ටර් කරන ලද මතුපිට ආවරණ සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ, ලේසර් හෝ ප්ලාස්මා සමඟ චුම්භක හෝ විද්‍යුත් ස්ථිතික තැන්පත් කිරීමක් ලෙස සැලකේ.මේ සියල්ල යෝජනා කළ නමුත් වැඩ කරන යන්ත්‍ර සාදා ඇත්දැයි නොදනී.Nagoya නාගරික කාර්මික පර්යේෂණ ආයතනයේ Hideo Kodama ෆොටෝපොලිමර් වේගවත් මූලාකෘති පද්ධතියක් (1981) භාවිතයෙන් නිපදවන ලද ඝන ආකෘතියක් පිළිබඳ ගිණුමක් ප්‍රථම වරට ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී.Fused Deposition Modeling (FDM) මත යැපෙන ප්‍රථම ත්‍රිමාණ වේගවත් මූලාකෘති පද්ධතිය Stratasys විසින් 1992 අප්‍රේල් මාසයේදී සාදන ලද නමුත් 1992 ජුනි 9 වන දින දක්වා පේටන්ට් බලපත්‍රය නිකුත් නොකළේය. Sanders Prototype, Inc විසින් පළමු ඩෙස්ක්ටොප් ඉන්ක්ජෙට් 3D මුද්‍රණ යන්ත්‍රය (3DP) හඳුන්වා දෙන ලදී. 1992 අගෝස්තු 4, 1992 (Helinski) සිට සොයා ගැනීම, Modelmaker 6Pro 1993 අග භාගයේ සහ පසුව විශාල කාර්මික 3D මුද්‍රණ යන්ත්‍රය, Modelmaker 2, 1997. Z-Corp Direct Shell Casting (DSP) සඳහා MIT 3DP කුඩු බන්ධනය භාවිතා කරමින් 1993 ට හඳුන්වා දෙන ලදී. 1995 දී වෙළඳපොළ. එම මුල් දිනය වන විටත් තාක්‍ෂණය නිෂ්පාදන භාවිතයේ ස්ථානයක් ලෙස සැලකේ.අඩු විභේදනයක්, අඩු ශක්තියක් නිමැවුමක් සැලසුම් සත්‍යාපනය, අච්චු සෑදීම, නිෂ්පාදන ජිග් සහ වෙනත් ක්ෂේත්‍රවල වටිනාකමක් ඇත.නිමැවුම් ඉහළ පිරිවිතර භාවිතයන් වෙත ක්‍රමයෙන් දියුණු වී ඇත.Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) CAD මාදිලිවල පූජා තර්මොප්ලාස් ටික් රටා සෑදීම සඳහා Modelmaker 6Pro සමඟ වේගවත් මූලාකෘති 3D මුද්‍රණ නිෂ්පාදකයෙකු ලෙස ආරම්භ කරන ලදී Drop-On-Demand (DOD) inkjet single nozzle තාක්ෂණය භාවිතා කරයි.

නවෝත්පාදනයන් නිරන්තරයෙන් සොයමින් පවතී, වේගය වැඩි දියුණු කිරීම සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන යෙදුම් සමඟ සාර්ථකව කටයුතු කිරීමේ හැකියාව.RP අදාළ CNC ප්‍රදේශ සමඟ බෙදා ගන්නා නාටකාකාර වර්ධනයක් වන්නේ සම්පූර්ණ CAD-CAM මෙවලම් දාමයක් වන ඉහළ මට්ටමේ යෙදුම්වල නිදහස් මෘදුකාංග විවෘත මූලාශ්‍රයයි.මෙය අඩු res උපාංග නිෂ්පාදකයින්ගේ ප්‍රජාවක් නිර්මාණය කර ඇත.විනෝදාංශ කරන්නන් වඩාත් ඉල්ලුමක් ඇති ලේසර් බලපෑමෙන් යුත් උපාංග සැලසුම්වලට පවා පිවිස ඇත

1993 දී ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද RP ක්‍රියාවලි හෝ Fabrication Technologies හි මුල්ම ලැයිස්තුව මාර්ෂල් බර්න්ස් විසින් ලියන ලද අතර එක් එක් ක්‍රියාවලිය ඉතා හොඳින් පැහැදිලි කරයි.එය පහත ලැයිස්තුවේ ඇති නම් වලට පූර්වගාමී වූ සමහර තාක්ෂණයන් ද නම් කරයි.උදාහරණයක් ලෙස: Visual Impact Corporation විසින් ඉටි තැන්පත් කිරීම සඳහා මූලාකෘති මුද්‍රණ යන්ත්‍රයක් පමණක් නිපදවා පසුව ඒ වෙනුවට Sanders Prototype, Inc වෙත පේටන්ට් බලපත්‍රය ලබා දුන්නේය.BPM එකම තීන්ත සහ ද්රව්ය භාවිතා කළේය.