Sisteme de fabricație a prototipurilor

1.1 Notiuni generale

Din 1987 când a fost comercializata prima masina de fabricare rapida a prototipurilor (RP),prin stereolitografiere (SLA), au fost dezvoltate foarte multe alte tipuri de masini RP folosind diferite tehnologii de fabricatie. Între acestea se pot aminti sinterizarea selectiva cu laser (SLS), solid ground curing (SGC), laminated object manufacturing (LOM), tiparirea tridimensionala (3DP), fused depozition modelling (FDM), solid creation system (SCS), solid object ultraviolet  lasr plotter (SOUP), selective adhesive and hot press (SAHP), multi  jet modelling system (MJM), direct shell production casting (DSPC), multiphase jet solidification (MJS), prelucrarea cu particule balistice (BPM), etc.

De regula, majoritatea tehnologiilor RP construiesc piesa prin adaugarea de straturi succesive (vezi fig.1.1), exceptie facând tehnologiile holografice. Modelele CAD solide sau de tip suprafete, trebuie convertite în format STL. Fisierul STL contine o lista de fatete triunghiulare reprezentând suprafetele obiectului ce trebuie construit, împreuna cu un vector unitar (versor) normal la fateta triunghiulara asociat ei. Fatetele triunghiulare sunt generate printr-o procedura numita tesselation. Fisierul în format STL este transmis masinii RP. La marea majoritate a sistemelor RP, procesul de construire al modelului este complet automatizat, astfel încât operatorul poate lasa masina sa lucreze singura, chiar si-n timpul noptii. Procesul dureaza de regula mai multe ore, în functie de marimea, complexitatea geometrica si numarul pieselor construite simultan. Calculatorul sistemului RP va analiza fisierul STL, va sectiona în straturi succesive modelul CAD si (în functie de tipul masinii) va construi suporti acolo unde este necesar. Sectiunile prin modelul CAD sunt materializate succesiv prin solidificarea unor lichide ori pulberi, prin topirea unor solide, lipirea unor straturi succesive de material, etc. În final, dupa ce modelul a fost construit, în functie de tipul sistemului, sunt necesare operatii ulterioare de curatare, îndepartare a suportilor etc.

Se spune ca diversitatea aplicatiilor din domeniul RP este impresionanta si este limitata numai de imaginatie. Tehnologiile RP se aplica cu succes în industrie, medicina, arhitectura, medicina legala etc. Dupa cum se poate observa si din figura 1.2, modul în care sunt utilizate tehnologiile RP arata astfel:

a. Verificarea rolului functional al unui produs (22.7%);

b. Verificarea asamblarii unor repere (18.2%);

c. Studii ergonomice (4.6%);

d. Estimarea pretului produselor (1.4%);

e. Oferte de fabricatie (3.6%);

f. Modele pentru Rapid Tooling (RT) (13.4%);

g. Modele pentru turnarea metalelor (6.3%);

h. Fabricarea de scule (3.7%);

i. Verificarea ideilor de proiectare (16.9%);

j. Verificarea proiectarii sculelor (5.4%);

k. Altele (3.8%).

Industria producatoare de sisteme RP a cunoscut începând din anii 88 relativ o continua crestere a vânzarilor (vezi fig. 1.3). Cresterea moderata a vânzarilor de sisteme RP se datoreaza în cea mai mare masura preferintelor pentru tehnologii bine cunoscute, cu performante de precizie ridicate, preturi de cost mici, usoare de întretinut si folosit etc.

In ceea ce priveste utilizarea efectiva a sistemelor de fabricatie rapida a prototipurilor, se cunoaste [Wohler,2001] ca fata de 1.86 milioane modele produse în 1998 prin tehnologii RP, sau 2.34 milioane modele RP produse în 1999, în anul 2000 s-au produs 3004006 modele RP. In medie s-au realizat doua copii ale aceluiasi model proiectat, aceasta însemnând ca s-au realizat aproximativ 1.46 milioane prototipuri diferite.

In figura 1.3 este ilustrata repartizarea la nivel mondial a sistemelor RP instalate de la începuturi si pâna în anul 2000.