Цифровое моделирование и изготовление

Цифровое моделирование и изготовление — это процесс проектирования и производства, который сочетает в себе трехмерное моделирование или компьютерное проектирование (CAD) с аддитивным и субтрактивным производством. Аддитивное производство также известно как трехмерная печать, а субтрактивное производство также может упоминаться как механическая обработка, а многие другие технологии могут быть использованы для физического производства проектируемых объектов.

Слово «Цифровое моделирование» или «Цифровая обработка» относится к процессу, посредством которого вы можете создавать твердые и трехмерные объекты из цифровых конструкций. Этот процесс, широко используемый в производстве для быстрого создания моделей и прототипов, может использовать различные технологии производства как аддитивные (например, 3D-печать), так и субтрактивные методы, такие как лазерная резка и фрезерование.

В общем, машины, используемые для цифрового моделирования, характеризуются простотой использования и относительно низкой стоимостью; эти элементы вместе с распространением программного обеспечения для проектирования и моделирования простого использования привели к тому, что несколько международных обсерваторий предвидят распространение технологии также на непрофессиональных пользователей. Этот феномен, называемый «Personal Fabrication», также подпитывается появлением сообществ, в которых цифровые рисунки разделяются и становятся доступными пользователям, а также услуги, которые обеспечивают доступ к некоторым технологиям Digital Fabrication непосредственно в Интернете или даже сообществам, которые обмениваются опыт создания прототипов или цифровых артефактов.

моделирование
Цифровые объекты создаются с использованием различных программных пакетов САПР с использованием двухмерного векторного чертежа и трехмерного моделирования. Типы трехмерных моделей включают в себя четыре модели каркаса, сплошные, поверхностные и сетчатые. Конструкция имеет один или несколько типов этих моделей.

Машины для изготовления
Три машины популярны для изготовления:

1. ЧПУ-маршрутизатор
2. Лазерный резак
3. 3D-принтер

CNC-маршрутизатор
CNC обозначает компьютерное числовое управление. CNC-мельницы или маршрутизаторы включают проприетарное программное обеспечение, которое интерпретирует двумерные векторные чертежи или 3D-модели и преобразует эту информацию в G-код, который представляет конкретные функции ЧПУ в алфавитно-цифровом формате, который может интерпретировать мельница ЧПУ. G-коды управляют станком, механическим механическим устройством, обычно используемым для изготовления компонентов. Машины с ЧПУ классифицируются в соответствии с количеством осей, которыми они обладают, с 3, 4 и 5 осевыми машинами, которые являются общими, а промышленные роботы описываются с наличием целых 9 осей. Машины с ЧПУ особенно успешно работают с фрезерными материалами, такими как фанера, пластмасса, пенопласт и металл с высокой скоростью. Колонки с ЧПУ обычно достаточно большие, чтобы можно было разрезать 4 × 8 (123 см x 246 см) листы материала, включая пенопласт толщиной несколько дюймов.

Лазерный резак
Лазерный резак — это машина, которая использует лазер для резки материалов, таких как доска для стружки, матовая доска, войлок, дерево и акрил толщиной до 3/8 дюйма (1 см). Лазерный резак часто комплектуется программным обеспечением водителя, которое интерпретирует векторные чертежи, созданные любым количеством программных платформ САПР.

Лазерный резак способен модулировать скорость лазерной головки, а также интенсивность и разрешение лазерного луча и, как таковой, способен как срезать, так и оценивать материал, а также приблизительную растровую графику.

Объекты, вырезанные из материалов, могут использоваться при изготовлении физических моделей, для которых требуется только сборка плоских деталей.

3D-принтеры
3D-принтеры используют различные методы и технологии для сборки физических версий цифровых объектов. Обычно настольные 3D-принтеры могут создавать небольшие пластиковые 3D-объекты. Они используют рулон тонкой пластмассовой нити, плавящий пластик, а затем осаждая его точно для охлаждения и затвердевания. Они, как правило, создают 3D-объекты снизу вверх в серии из многих очень тонких пластиковых горизонтальных слоев. Этот процесс часто происходит в течение нескольких часов.

Моделирование плавленного осаждения
Сплавленное моделирование осаждения, также известное как конструкция с плавленым филаментом, использует 3-осевую роботизированную систему, которая экструдирует материал, обычно термопластичный, по одному тонкому слою за один раз и постепенно формирует форму. Примерами машин, использующих этот метод, являются Dimension 768 и Ultimaker.

стереолитографии
Стереолитография использует высокоинтенсивный световой проектор, обычно использующий технологию DLP, с фоточувствительной полимерной смолой. Он проецирует профиль объекта на создание одного слоя, отверждая смолу в твердой форме. Затем принтер будет перемещать объект в сторону небольшим количеством и проецировать профиль следующего слоя. Примерами устройств, использующих этот метод, являются принтер Form-One и Os-RC Illios.

Селективное лазерное спекание
Селективное лазерное спекание использует лазер, чтобы проследить форму объекта в слое из мелко напыленного материала, который может быть сплавлен вместе путем применения тепла от лазера. После того как один слой был прослежен лазером, слой и частично законченная часть перемещены в сторону, тонкий слой порошкообразного материала распределяется, и процесс повторяется. Типичными используемыми материалами являются алюминий, сталь, стекло, термопластики (особенно нейлон) и некоторые керамики. Примеры устройств включают Formiga P 110 и Eos EosINT P730.

Порошковый принтер
Порошковые принтеры работают так же, как и машины SLS, и обычно используют порошки, которые могут быть отверждены, затвердевать или иным образом твердеть при применении жидкого связующего, который доставляется через струйную печатающую головку. Обычными материалами являются гипс, глина, сахарная пудра, шпатлевка на основе древесного наполнителя и мука, которые обычно отверждаются водой, спиртом, уксусом или их комбинацией. Основным преимуществом порошковых и SLS-машин является их способность непрерывно поддерживать все части своих объектов в процессе печати с помощью непечатаемого порошка. Это позволяет создавать геометрии, которые легко создать иначе. Однако эти принтеры часто более сложны и дороги. Примерами принтеров, использующих этот метод, являются ZCorp Zprint 400 и 450.