Цифровое моделирование и изготовление - Digital modeling and fabrication

Цифровое моделирование и изготовление это процесс проектирования и производства, сочетающий 3D моделирование или же автоматизированное проектирование (САПР) с добавлением и вычитанием производство. Аддитивное производство также известно как 3D печать, в то время как субтрактивное производство может также называться механическая обработка,^[1] и многие другие технологии могут быть использованы для физического создания проектируемых объектов.^[2]

Моделирование

Цифровые объекты создаются с помощью различных Программное обеспечение САПР пакеты, используя оба 2D векторный рисунок, и 3D моделирование. Типы 3D-моделей включают четыре модели: каркасные, твердые, поверхностные и сеточные. Дизайн имеет один или несколько из этих типов моделей.^[3]

Машины для изготовления

Для изготовления популярны три машины:

1. Фрезерный станок с ЧПУ

2. Лазерный резак

3. 3д принтер

Фрезерный станок с ЧПУ

ЧПУ означает компьютерное числовое управление. Фрезерные или фрезерные станки с ЧПУ включают собственное программное обеспечение, которое интерпретирует векторные 2D-чертежи или 3D-модели и преобразует эту информацию в G-код, который представляет определенные функции ЧПУ в буквенно-цифровом формате, который может интерпретировать фрезерный станок с ЧПУ. G-коды управляют станок, мощный механическое устройство обычно используется для изготовления компонентов.^[4] Станки с ЧПУ классифицируются в соответствии с количеством осей, которыми они обладают, причем обычно используются 3-, 4- и 5-осевые станки, а промышленные роботы описываются с целыми 9 осями. Станки с ЧПУ особенно успешны при фрезеровании таких материалов, как фанера, пластмассы, пенопластовая панель, и металл на быстрой скорости. Станины станков с ЧПУ обычно достаточно велики, чтобы можно было разрезать листы материала 4 × 8 футов (123 x 246 см), включая пену толщиной несколько дюймов.

Лазерный резак

Лазерный резак - это станок, который использует лазер для резки таких материалов, как древесно-стружечная плита, матовая плита, войлок, дерево и акрил толщиной до 3/8 дюйма (1 см). Лазерный резак часто поставляется в комплекте с программным драйвером, который интерпретирует векторные рисунки, созданные на любом количестве программных платформ САПР.

Лазерный резак может регулировать скорость лазерной головки, а также интенсивность и разрешение лазерного луча, и, как таковой, он может как резать, так и надрезать материал, а также приближенную растровую графику.^[5]

Объекты, вырезанные из материалов, можно использовать при изготовлении физических моделей, для чего потребуется только сборка плоских деталей.

3D принтеры

3D принтеры использовать различные методы и технологии для сборки физических версий цифровых объектов. Обычно настольные 3D-принтеры могут создавать небольшие пластиковые 3D-объекты. Они используют рулон тонкой пластиковой нити, плавят пластик, а затем аккуратно укладывают его, чтобы он остыл и затвердел. Обычно они строят трехмерные объекты снизу вверх в виде серии очень тонких пластиковых горизонтальных слоев. Часто этот процесс занимает несколько часов.

Моделирование наплавленного осаждения

Моделирование методом наплавления, также известное как изготовление плавленых волокон, использует 3-осевую роботизированную систему, которая выдавливает материал, обычно термопласт, по одному тонкому слою за раз и постепенно приобретает форму. Примерами машин, использующих этот метод, являются Dimension 768 и Ultimaker.

Стереолитография

Стереолитография использует проектор света высокой интенсивности, обычно использующий технологию DLP, с светочувствительная полимерная смола. Он будет проецировать профиль объекта в один слой, превращая смолу в твердую форму. Затем принтер отодвинет объект на небольшое расстояние и спроецирует профиль следующего слоя. Примерами устройств, использующих этот метод, являются принтер Form-One и Os-RC Illios.

Селективное лазерное спекание

Селективное лазерное спекание использует лазер для отслеживания формы объекта в слое из мелкодисперсного материала, который можно сплавить вместе под воздействием тепла от лазера. После того, как один слой был нанесен лазером, основание и частично обработанная деталь перемещаются в сторону, тонкий слой порошкообразного материала распределяется, и процесс повторяется. Типичные используемые материалы - это алюмид, сталь, стекло, термопласты (особенно нейлон) и определенная керамика. Примеры устройств включают Formiga P 110 и Eos EosINT P730.

Порошковый принтер

Порошковые принтеры работают аналогично машинам SLS и обычно используют порошки, которые можно отверждать, отверждать или иным образом превращать в твердые путем нанесения жидкого связующего вещества, которое доставляется через струйную печатающую головку. Обычные материалы - это гипс, глина, сахарная пудра, шпатлевка для древесного наполнителя и мука, которые обычно затвердевают водой, спиртом, уксусом или их комбинацией. Основным преимуществом порошковых и SLS-машин является их способность непрерывно поддерживать все части своих объектов на протяжении всего процесса печати с помощью неотпечатанного порошка. Это позволяет изготавливать геометрические формы, которые иначе не просто создать. Однако эти принтеры часто более сложные и дорогие. Примерами принтеров, использующих этот метод, являются ZCorp Zprint 400 и 450.