快速原型:从小众创新到行业标准解决方案
快速原型:从冷门技术到主流服务
不久前,快速原型和快速制造似乎还是科幻词汇。如今两者高度普及,成为快速、具成本效益生产零件的标准方式。
从3D打印机到激光微制造机,快速原型呈现多种主流形态。底层数学概念由Herb Voelker教授提出,1970年代从事计算机科学和实体建模研究,1980年代研究机床工具和数值计算机编程。Carl Deckard在1990年代将原理应用于选择性激光烧结制造技术。由此开启通向3D打印、激光微制造、快速产品原型的技术演进路径。
直到最近,这些概念对公众仍陌生。如今简单3D打印机已进消费级商店。奥巴马总统在2013年国情咨文中赞誉快速原型机器的能力、革命潜力和普及度。技术不再冷门。现存多种技术:光固化、CNC加工、注塑成型、钣金成型、铝/塑料挤出等。
许多现代工艺涉及3D计算机辅助设计(CAD)模型。常转为光固化模型并数字化切片成横截面。用详细几何分析层数据,转化为形成实体物体的机械动作。
快速原型让公司快速开发测试产品初期迭代。概念不限于原型。得益于选择性激光烧结等高精度技术,许多最终用途产品也这样制造。微加工和微制造工具经高速飞秒激光增强。可加热极小区域(小至1微米),不影响周围区域。超高精度由复杂同步光学运动控制系统和专用软件进一步保障。
如激光烧蚀微加工等技术已成熟,适合主流工业生产。快速制造用于制造燃油喷嘴嘴等汽车零件、消费电子OLED。微制造也在三维进行。增材微制造让设计师逐层构建微结构,无需从实体块去除材料。材料利用更高效,电子、生物医学、装饰结构制造商受益。微机电系统也加速生产。
快速原型和制造因此成为当今技术驱动、快节奏世界的主流。高效、有竞争力的工具触手可及。仅几十年前,专家奠基工作开启了如今多行业使用的流线型产品原型流程。
数控机床