신속한 프로토 타입

SLS(Selective Laser Sintering)를 이용한 쾌속조형기

3D 모델 슬라이싱
래피드 프로토타이핑은 3차원 CAD(Computer Aided Design) 데이터를 사용하여 물리적 부품 또는 어셈블리의 스케일 모델을 신속하게 제작하는 데 사용되는 기술 그룹입니다.부품 또는 어셈블리의 구성은 일반적으로 3D 프린팅 또는 "적층 제조" 기술을 사용하여 수행됩니다.

쾌속 프로토타이핑을 위한 첫 번째 방법은 1980년대 중반에 사용 가능해졌으며 모델 및 프로토타입 부품을 생산하는 데 사용되었습니다.오늘날, 그들은 광범위한 응용 분야에 사용되며 일반적으로 바람직하지 않은 단기 경제성 없이 원하는 경우 상대적으로 적은 수의 생산 품질 부품을 제조하는 데 사용됩니다.이 경제는 온라인 서비스 기관을 장려했습니다.RP 기술에 대한 역사적 조사는 19세기 조각가들이 사용한 시뮬라크르 생산 기술에 대한 논의에서 시작됩니다.일부 현대 조각가들은 자손 기술을 사용하여 전시회 및 다양한 오브제를 제작합니다.데이터 세트에서 디자인을 재현하는 기능은 이제 1차원 이미지에서 체적 데이터를 보간할 수 있으므로 권리 문제를 야기했습니다.

CNC 감산 방법과 마찬가지로 컴퓨터 지원 설계 - 기존의 신속한 프로토타이핑 프로세스에서 컴퓨터 지원 제조 CAD -CAM 워크플로는 CAD 워크스테이션을 사용하는 3D 솔리드 또는 스캐닝 장치.신속한 프로토타이핑을 위해 이 데이터는 유효한 기하학적 모델을 나타내야 합니다.즉, 경계면이 유한한 부피를 둘러싸고 내부를 노출하는 구멍이 없으며 자체적으로 접히지 않는 것입니다.즉, 개체에는 "내부"가 있어야 합니다.3D 공간의 각 지점에 대해 컴퓨터가 해당 지점이 모델의 경계 표면 내부, 위 또는 외부에 있는지 고유하게 결정할 수 있는 경우 모델이 유효합니다.CAD 포스트 프로세서는 응용 프로그램 공급업체의 내부 CAD 기하학적 형태(예: B-스플라인)를 단순화된 수학적 형식으로 근사화하며, 이는 적층 제조의 공통 기능인 지정된 데이터 형식으로 표현됩니다. STL 파일 형식, 솔리드 기하학적 모델을 SFF 기계로 전송하기 위한 사실상의 표준입니다.

실제 SFF, 신속한 프로토타이핑, 3D 인쇄 또는 적층 제조 메커니즘을 구동하는 데 필요한 모션 제어 궤적을 얻기 위해 준비된 기하학적 모델은 일반적으로 레이어로 슬라이스되고 슬라이스는 라인으로 스캔됩니다(생성하는 데 사용되는 "2D 도면" 생성). CNC의 도구 경로에서와 같은 궤적) 레이어 간 물리적 구축 프로세스를 반대로 모방합니다.

1. 적용분야
또한 신속한 프로토타이핑은 항공우주, 자동차, 금융 서비스, 제품 개발 및 의료와 같은 새로운 비즈니스 모델 및 애플리케이션 아키텍처를 시도하기 위해 소프트웨어 엔지니어링에 일반적으로 적용됩니다.항공우주 설계 및 산업 팀은 업계에서 새로운 AM 방법론을 만들기 위해 프로토타이핑에 의존합니다.SLA를 사용하면 며칠 안에 프로젝트의 여러 버전을 빠르게 만들고 테스트를 더 빨리 시작할 수 있습니다.Rapid Prototyping을 사용하면 설계자/개발자는 프로토타입에 너무 많은 시간과 비용을 투입하기 전에 완제품이 어떻게 나올지에 대한 정확한 아이디어를 제공할 수 있습니다.Rapid Prototyping에 사용되는 3D 프린팅은 산업용 3D 프린팅을 가능하게 합니다.이를 통해 단기간에 신속하게 펌핑되는 예비 부품에 대한 대규모 금형을 가질 수 있습니다.

2. 연혁
1970년대에 Bell Labs의 Joseph Henry Condon과 다른 사람들은 Unix Circuit Design System(UCDS)을 개발하여 연구 및 개발 목적으로 회로 기판을 제작하기 위해 도면을 수동으로 변환하는 힘들고 오류가 발생하기 쉬운 작업을 자동화했습니다.

1980년대까지 미국의 정책 입안자들과 산업 관리자들은 공작 기계 제조 분야에서 미국의 지배력이 소위 공작 기계 위기로 증발했다는 사실을 주목해야 했습니다.미국에서 시작된 전통적인 CNC CAM 분야의 이러한 추세에 대응하기 위해 수많은 프로젝트가 진행되었습니다.나중에 Rapid Prototyping Systems가 상용화를 위해 실험실 밖으로 이동했을 때 개발이 이미 국제적이며 미국의 Rapid Prototyping 회사가 리드를 놓치는 사치를 누리지 못할 것이라는 사실이 인식되었습니다.국립과학재단은 미국 항공우주국(NASA), 미국 에너지부, 미국 상무부 NIST, 미국 국방부, 국방고등연구계획국(DARPA), Naval Research는 전략적 기획자에게 심의 과정에서 정보를 제공하기 위해 연구를 조정했습니다.그러한 보고서 중 하나는 DTM Corporation의 설립자 Joseph J. Beaman이 역사적 관점을 제공하는 1997년 유럽 및 일본 패널 보고서의 Rapid Prototyping이었습니다.

래피드 프로토타이핑 기술의 뿌리는 지형과 사진 조각에서 찾아볼 수 있습니다.TOPOGRAPHY 내에서 Blanther(1892)는 양각 종이 지형도를 위한 주형을 만들기 위한 층상 방법을 제안했습니다. 이 과정은 쌓인 일련의 플레이트에서 등고선을 절단하는 것과 관련이 있습니다.Mitsubishi의 Matsubara(1974)는 주형을 만들기 위해 적층된 얇은 층을 형성하기 위해 광경화성 광중합체 수지를 사용한 지형 공정을 제안했습니다.PHOTOSCULPTURE는 물체의 정확한 3차원 복제본을 만드는 19세기 기술이었습니다.가장 유명한 것은 Francois Willeme(1860)이 24대의 카메라를 원형 배열로 배치하고 동시에 물체를 촬영한 것입니다.그런 다음 각 사진의 실루엣을 사용하여 복제품을 조각했습니다.Morioka(1935, 1944)는 물체의 윤곽선을 사진적으로 생성하기 위해 구조광을 사용하는 하이브리드 사진 조각과 지형 프로세스를 개발했습니다.그런 다음 선을 시트로 개발하고 자르고 쌓거나 조각을 위해 스톡 재료에 투영할 수 있습니다.Munz(1956) 공정은 하강 피스톤에 광유제를 층별로 선택적으로 노출시켜 물체의 3차원 이미지를 재현했습니다.고정 후 고체 투명 원통에 물체의 이미지가 포함됩니다.

— 조셉 J. 비먼
“신속한 프로토타이핑의 기원 – RP는 계속 성장하는 CAD 산업, 특히 CAD의 솔리드 모델링 측면에서 유래합니다.1980년대 후반에 솔리드 모델링이 도입되기 전에는 와이어 프레임과 표면으로 3차원 모델이 생성되었습니다.그러나 진정한 솔리드 모델링이 개발되기 전까지는 RP와 같은 혁신적인 프로세스를 개발할 수 없었습니다.1986년에 3D Systems 설립을 도왔던 Charles Hull이 최초의 RP 프로세스를 개발했습니다.스테레오리소그래피라고 하는 이 공정은 저출력 레이저로 특정 자외선에 민감한 액체 수지의 얇은 연속 층을 경화시켜 물체를 만듭니다.RP의 도입으로 CAD 솔리드 모델이 갑자기 실현될 수 있었습니다.”

Solid Freeform Fabrication이라고 하는 기술은 오늘날 우리가 급속한 프로토타이핑, 3D 인쇄 또는 적층 제조로 인식하는 기술입니다. Swainson(1977), Schwerzel(1984)은 두 컴퓨터 제어 레이저 빔의 교차점에서 감광성 폴리머의 중합에 대해 연구했습니다.Ciraud(1972)는 소결된 표면 클래딩을 위해 전자 빔, 레이저 또는 플라즈마를 사용한 정자기 또는 정전기 증착을 고려했습니다.이것들은 모두 제안되었지만 작동하는 기계가 만들어졌는지는 알 수 없습니다.나고야 시립 산업 연구소의 Hideo Kodama는 포토폴리머 래피드 프로토타이핑 시스템(1981)을 사용하여 제작된 솔리드 모델에 대한 설명을 처음으로 발표했습니다.FDM(Fused Deposition Modeling)에 의존하는 최초의 3D 고속 프로토타이핑 시스템은 Stratasys에서 1992년 4월에 만들었지만 특허는 1992년 6월 9일까지 발급되지 않았습니다. Sanders Prototype, Inc는 1992년 8월 4일(Helinski)부터 발명, 1993년 후반에 Modelmaker 6Pro, 1997년에는 더 큰 산업용 3D 프린터인 Modelmaker 2가 발명되었습니다. 1995년 시장. 그 초창기에도 이 기술은 제조 관행에 자리 잡은 것으로 여겨졌습니다.저해상도, 저강도 출력은 설계 검증, 금형 제작, 생산 지그 및 기타 영역에서 가치가 있었습니다.출력은 더 높은 사양의 용도로 꾸준히 발전해 왔습니다.Sanders Prototype, Inc.(Solidscape)는 DOD(Drop-On-Demand) 잉크젯 단일 노즐 기술을 사용하여 CAD 모델의 희생 열가소성 수지 패턴을 만들기 위해 Modelmaker 6Pro를 사용하여 Rapid Prototyping 3D 프린팅 제조업체로 시작했습니다.

대량 생산 애플리케이션에 대처할 수 있는 능력과 속도를 개선하기 위해 끊임없이 혁신을 모색하고 있습니다.RP가 관련 CNC 영역과 공유하는 극적인 발전은 전체 CAD-CAM 도구 체인을 구성하는 고급 응용 프로그램의 프리웨어 오픈 소싱입니다.이것은 저해상도 장치 제조업체의 커뮤니티를 만들었습니다.애호가들은 더 까다로운 레이저 효과 장치 설계에 진출하기까지 했습니다.

1993년에 출판된 가장 초기의 RP 프로세스 또는 제조 기술 목록은 Marshall Burns가 작성했으며 각 프로세스를 매우 철저하게 설명합니다.또한 아래 목록에 있는 이름의 선구자였던 일부 기술의 이름도 지정합니다.예: Visual Impact Corporation은 왁스 증착을 위한 프로토타입 프린터만 생산한 다음 대신 Sanders Prototype, Inc에 특허 라이선스를 부여했습니다.BPM은 동일한 잉크젯과 재료를 사용했습니다.