Preskočiť na obsah

Rapid Prototyping

Termín Rapid Prototyping (RP) sa vzťahuje na skupinu technológií, ktoré dokážu automaticky vytvárať fyzické modely z údajov CAD. Hlavnou výhodou tohto systému je to, že sa dá vyrobiť takmer ľubovoľný tvar. Technológie RP je možné rozdeliť do dvoch základ­ných kategórií: substraktívne RP s úberom materiálu a aditívne RP s pridávaním materiálu. Do prvej kategórie môžeme zaradiť obrábanie, predovšetkým frézovanie a vŕtanie, pomocou CNC stroja. Do druhej kategórie sa radia technológie postupného pridávania vrstiev materiálu. Počítačový model je rozdelený na tenké vrstvy a objekt je vyrobený postupným pridaním vrstiev na seba. Využitím Rapid Prototypingu na výrobu modelov pre odlievanie sa výrazne skráti doba potrebná pre prípravu výroby a prototypovú výrobu foriem.

Stereolitografia (SLA) bola prvou metódou RP predstavenou v roku 1988 spoločnosťou 3D Systems Inc. SLA používa nízkoenergetický vysoko zaostrený UV laser na výrobu 3D objektu v nádobe s tekutým fotocitlivým polymérom. Môže vyrábať veľmi presné diely z plastu s minimálnou hrúbkou vrstvy od 0,02 mm.

Metóda Fused Deposition Modelling (FDM) bola vyvinutá spoločnosťou Stratasys. Pri tomto postupe sa dlhé vlákno vosku alebo polyméru vytláča z pracovnej hlavy na povrch existujúcej časti tak, aby sa dokončila každá nová vrstva s min. hrúbkou vrstvy od 0,15 mm.

Selektívne laserové spekanie (SLS) bolo patentované v roku 1989. Základný koncept SLS je podobný konceptu SLA. Používa pohybujúci sa laserový lúč na selektívne spekanie práškových polymérov, keramiky alebo kovových kompozitných materiálov. Po dokončení každej vrstvy sa na povrch nanesie nová vrstva sypkých práškov. V častiach, ktoré nie sú spečené laserovým lúčom, sú prášky sypké a môžu byť vysypané z dokončenej časti. Minimálna hrúbka vrstvy je od 0,1 mm.

Pri metóde Laminated Object Manufacturing (LOM) sú hlavnými časťami systému: posuvný mechaniz­mus, ktorý posúva hárok po základnej plošine (tenký materiál sa zvyčajne dodáva s nanese­ným lepidlom vo forme roliek), ohrievací valec, ktorý tlakom spája vrstvu s predošlou a laser na vyrezávanie obrysu dielu v hárku každej vrstvy. Po dokončení vyrezá­va­nia sa plošina zníži o hĺbku rovnajúcu sa hrúbke hárku (0,05 až 0,5 mm). Laser vyreže obrys a proces sa opakuje, až kým sa diel nedokončí. Po narezaní vrstvy na mieste zostáva aj ďalší materiál, ktorý podopiera vytváranú konštrukciu.

Technológia 3D Printing (3DP) bola vyvinutá na MIT (Massachussetský technologický inštitút) a licencovaná viacerým spoločnos­tiam. Atramentová tlačová hlava nanáša tekuté spojivo, ktoré viaže práškový materiál. Spojivo drží prášky pohromade za vzniku tuhej časti, zatiaľ čo neviazané prášky zostávajú sypké, aby sa mohli neskôr odstrániť. Materiálové možnosti sú trochu obmedzené, ale sú lacné v porovnaní s inými aditívnymi procesmi. 3D tlač je pomerne rýchla, zvyčajne 2 až 4 vrstvy za minútu. Avšak presnosť, povrchová úprava a pevnosť dielu nie sú také dobré ako pri iných aditívnych procesoch. Na spevnenie častí sa môže použiť spekanie, čím nastane spojenie častíc prášku.

Technológia priameho kovového laserového spekania (Direct metal laser sintering – DMLS) bola vyvinutá spoločne firmami Rapid Prototyping Innnovations (RPI) a EOS Gmbh v roku 1994. Bola to prvá komerčná metóda RP na výrobu kovových častí v jednom procese. Kovový prášok (priemer 20 μm) bez spojiva sa úplne roztaví rastrovaním vysokovýkonného laserového lúča. Hustota vyrobeného dielu je asi 98 %. Jednou z výhod DMLS je malá veľ­kosť častíc, ktorá umožňuje vyrobiť jemné detaily.