Быстрое прототипирование и изготовление

ФГБОУ ВПО

«Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Реферат

по дисциплине:

Применение САПР в машиностроении.

Тема: Быстрое прототипирование и изготовление.

                                                                                       Выполнили:

Фомин Николай Леонидович

Тарасов Александр Николаевич

Студент ___ курса  _____  группы

Направление 110800 «Агроинженерия»

Профиль 3:Технологическое оборудование для хранения и переработки с/х продукции

№ зачет. книжки:______________

Подпись:____________________

Руководитель: Устинов Н.Н. 

Оценка: _____________________

Дата: ________________________

Подпись:_____________________

Проверила:___________________

                                                                          Рег. № ______________________

Тюмень- 2014

Оглавление

Введение

Быстрое прототипирование (Rapid Prototyping - RP) - это процесс послойного построения физической модели (прототипа) в соответствии с геометрией 3D модели. БП — технология быстрого «макетирования», быстрого создания опытных образцов или работающей модели системы для демонстрации заказчику или проверки возможности реализации.

      Термин используется как в информационных технологиях для обозначения процесса быстрой разработки программного обеспечения (см. RAD), так и в технологиях, связанных с изготовлением физических прототипов деталей. RAD (от англ. rapid application development — быстрая разработка приложений) — концепция создания средств разработки программных продуктов, уделяющая особое внимание быстроте и удобству программирования, созданию технологического процесса, позволяющего программисту максимально быстро создавать компьютерные программы.

      Примерно с начала 1980-х начали интенсивно развиваться технологии формирования трёхмерных объектов не путём удаления материала (точение, фрезерование, электроэрозионная обработка) или изменения формы заготовки (ковка, штамповка, прессовка), а путём постепенного наращивания (добавления) материала или изменения фазового состояния вещества в заданной области пространства.

1. Быстрое  прототипирование и изготовление

Геометрическая модель используется как источник общих данных, процессы проектирования и производства не были непосредственно интегрированы в процедуру обработки. Иными словами, чтобы станок с ЧПУ мог выполнить обработку по данным геометрической модели, требовался ряд промежуточных шагов: планирование процессов, рассмотрение конструкций зажимов и креплений, выбор оборудования. 
Еще один способ использования геометрической модели в производстве - это быстрое прототипирование. Существуют разные процессы быстрого прототипирования, но все их объединяет то, что прототип изготавливается путем послойного наложения композитного материала. Основное преимущество быстрого прототипирования состоит в том, что прототип создается за один прием, а исходными данными для него служит непосредственно геометрическая модель детали. Таким образом, отпадает необходимость в планировании последовательности технологических процессов, специальном оборудовании для обработки материалов, транспортировке от станка к станку и т. д. Однако по сравнению с обработкой на станке с ЧПУ этот процесс имеет существенный недостаток - ограниченность выбора материалов. Поскольку станки с ЧПУ способны обрабатывать большую часть доступных промышленных материалов, включая металлы, то физические объекты, изготовленные методом быстрого прототипирования, используются главным образом в качестве прототипов или шаблонов для других производственных процессов.

1.1. Обзор

После появления систем твердотельного моделирования в начале 70-х гг. XX в. делались попытки генерировать физические объекты непосредственно из геометрических данных, не прибегая к использованию традиционных инструментов. Новая технология получила название быстрое прототипирование (rapid prototyping), а также послойное изготовление (layered manufacturing), трехмерная печать (3D printing), настольное изготовление (desktop manufacturing) и изготовление объемных деталей произвольной формы (solid freeform manufacturing) [88]. С того времени эта технология шагнула далеко вперед, найдя множество применений на производстве помимо изготовления прототипов. Исходя из этого, более удачным обозначением для нее в настоящий момент представляется термин быстрое прототипирование и изготовление (rapid prototyping and manufacturing), или БПИ, который мы и будем использовать в этой главе. 
В основе своей процессы быстрого прототипирования и изготовления состоят из трех шагов: формирование поперечных сечений изготавливаемого объекта, послойное наложение этих сечений и комбинирование слоев. Таким образом, чтобы создать физический объект, этим процессам требуются данные лишь о поперечных сечениях; кроме того, исчезают следующие проблемы, часто возникающие в связи с другими производственными процессами.

Отпадает необходимость в топологическом проектировании и распознавании по элементам, поскольку планирование процессов, в ходе которого используется эта информация, не требуется. Аналогичным образом, не нужно преобразовывать элементы конструкции в элементы изготовления. Достаточно иметь трехмерную поверхностную или твердотельную модель детали, на основе которой будут сгенерированы данные поперечных сечений.

Не требуется определять геометрию пустого пространства, поскольку в ходе процессов БПИ материал добавляется, а не снимается.

Не нужно определять несколько наборов оборудования или сложные последовательности обработки материала, поскольку деталь изготавливается за один прием.

Нет необходимости рассматривать конструкции зажимов и креплений. (Некоторые процессы могут требовать создания вместе с деталью поддерживающих структур. О поддерживающих структурах речь пойдет позже.)

Не нужно проектировать и изготавливать формы и штампы, так как процессы БПИ являются безынструментальными.

Таким образом, поскольку процессы БПИ позволяют создать физический объект без использования инструментов, они хорошо подходят для интеграции проектирования и изготовления без планирования процессов. 
Слои поперечных сечений могут создаваться и комбинироваться одним из следующих методов:

• полимеризация смол лазером, другими источниками света или лампами;
• избирательное спекание твердых частиц или порошка лучом лазера;
• связывание жидких или твердых частиц путем склеивания или сварки;
• резка и ламинирование листового материала;
• плавление и отверждение.

Типичные процессы быстрого прототипирования и изготовления, основанные на этих методах, описаны в следующем разделе.

1.2. Процессы  быстрого прототипирования и изготовления

Характеристики некоторых серийно выпускаемых машин для быстрого прототипирования и изготовления, использующих различные типы процессов, сведены в табл. 12.1. (Приложение 1)

1.2.1. Стереолитография

В конце 70-х - начале 80-х гг. XX в. А. Герберт из корпорации 3M в Миннеаполисе, Х. Кодама из Исследовательского института префектуры Нагоя в Японии и К. Халл из корпорации Ultra Violet Products (UVP) в Калифорнии независимо друг от друга работали над идеями быстрого прототипирования, основанными на избирательном отверждении поверхностного слоя фотополимера и построении трехмерных объектов из последовательно наложенных слоев. Герберт и Кодама прекратили работу из-за недостатка финансирования, так и не сумев разработать коммерческий продукт. Халл благодаря стабильной поддержке от UVP разработал систему, способную автоматически изготавливать детали сложной формы. Халл ввел в обращение термин стереолитография (stereolithography) и в 1986 г. основал корпорацию 3D Systems, которая начала производить стереолитографические аппараты (stereo lithography apparatus - SLA). 
Процесс изготовления детали изображен на рис. 12.1, а и протекает следующим образом.

Фоточувствительный полимер, затвердевающий на свету, поддерживается в жидком состоянии.

На толщину одного слоя ниже поверхности жидкого полимера располагается платформа, способная двигаться в вертикальном направлении.

Ультрафиолетовый лазер сканирует слой полимера над платформой, отверждая полимер по форме соответствующего поперечного сечения. Обратите внимание, что этот процесс начинается с нижнего поперечного сечения детали.

 
Рис. 12.1. Стереолитография: а - процесс; б - аппарат SLA-3500 от 3D Systems (с разрешения 3D Systems, Inc.)

Платформа опускается в ванну с полимером на толщину одного слоя, давая полимеру растечься по поверхности детали для начала нового слоя.

Шаги 3 и 4 повторяются, пока не будет наращен верхний слой детали.

Для полного затвердевания детали выполняется окончательное отверждение. Этот шаг необходим, поскольку в каждом слое могут еще оставаться жидкие участки. Так как лазерный луч имеет конечные размеры, сканирование каждого слоя аналогично закрашиванию некоторой фигуры тонкой цветной ручкой.

Реальный аппарат для стереолитографии показан на рис. 12.1, б. 
Стереолитография наиболее популярна среди процессов быстрого прототипирования и изготовления, и ее интерфейс с твердотельной моделью стал стандартом для других процессов. Однако она требует создания поддерживающих структур, если деталь имеет вырезы внизу, то есть верхнее поперечное сечение детали имеет большую площадь, чем нижнее (рис. 12.2). Изготовленная методом стереолитографии крыльчатка изображена на рис. 12.3. Более подробно процесс стереолитографии будет описан далее. 
 
Рис. 12.2. Поддерживающие структуры в стереолитографии 
 
Рис. 12.3. Крыльчатка, изготовленная методом стереолитографии

1.2.2. Отверждение  на твердом основании

В процессе отверждения на твердом основании (solid ground curing, SGC) каждый слой отверждается путем экспонирования ультрафиолетовой лампой, а не сканирования лазерным лучом. Таким образом, все точки слоя затвердевают одновременно и окончательное отверждение не требуется. Типичный процесс отверждения на твердом основании имеет место в системе Solider от Cubital Israel, работа которой происходит так.

По данным геометрической модели детали и желаемой толщине слоя рассчитывается поперечное сечение каждого слоя.

Для каждого слоя изготавливается оптическая маска по форме соответствующего поперечного сечения.

После выравнивания (рис. 12.4, а), платформа покрывается тонким слоем жидкого фотополимера (рис. 12.4, б).

 
Рис. 12.4. Система Solider

Над поверхностью жидкой пластмассы помещается маска, соответствующая текущему слою, и пластмасса экспонируется светом мощной ультрафиолетовой лампы (рис. 12.4, в). Обратите внимание, что процесс начинается с маски, соответствующей нижнему слою.

Оставшаяся жидкость удаляется с изделия аэродинамическим wiper (рис. 12.4, г).

Изделие покрывается слоем жидкого воска, который заполняет пустоты (рис. 12.4, д). Затем к воску прикладывается холодная пластина, и он затвердевает.

Слой стачивается до желаемой толщины с помощью шлифовального диска (рис. 12.4, е).

Готовая часть изделия покрывается тонким слоем жидкого полимера, и шаги 4-7 повторяются для каждого последующего слоя, пока не будет обработан самый верхний слой.

Воск расплавляется и удаляется из готовой детали.

Главным преимуществом отверждения на твердом основании по сравнению со стереолитографией является отсутствие необходимости в поддерживающих структурах. Это обусловлено тем, что пустоты заполняются воском. Кроме того, благодаря использованию света лампы вместо лазерного луча исключается операция окончательного отверждения. Хотя отверждение на твердом основании позволяет изготавливать детали с большей точностью, чем стереолитография, процесс этот весьма сложен.

1.2.3. Избирательное  лазерное спекание

Процесс изготовления детали путем избирательного лазерного спекания, разработанный фирмой DTM (США), протекает следующим образом.

Цилиндрическая заготовка помещается на высоте, необходимой для того, чтобы на нее можно было осадить слой порошкового материала желаемой толщины. Порошковый материал, используемый для изготовления прототипа, поступает из подающего цилиндра и наносится выравнивающим валиком (рис. 12.5).

 
Рис. 12.5. Избирательное лазерное спекание (с разрешения DTM Corporation)

Слой порошка избирательно сканируется и нагревается лучом лазера, вследствие чего частицы слипаются между собой. Просканированные частицы порошка образуют требуемое поперечное сечение. Обратите внимание, что этот процесс начинается с нижнего поперечного сечения детали.

Цилиндрическая заготовка опускается на толщину одного слоя для нанесения нового слоя порошка.

Луч лазера сканирует новый слой порошка, склеивая его с предыдущим и формируя следующее поперечное сечение.

Шаги 3 и 4 повторяются, пока не будет создан самый верхний слой детали.

Для некоторых материалов может понадобиться окончательное отверждение.

Поддерживающая структура не требуется, потому что пустоты каждого слоя заполняются необработанным порошком. Более того, в качестве материала для процесса избирательного спекания потенциально может использоваться любой плавкий порошок, даже металлический, если лазер обладает достаточной мощностью. На практике для металлических порошков, частицы которых покрыты термопластическим связующим материалом, используется косвенное спекание. Под лучом лазера связующий материал расправляется и свободно связывает частицы металлического порошка, образуя желаемую форму, которая называется "зеленой деталью" (green part). В этом случае достаточно, чтобы мощности лазера хватало для расплавления связующего материала. Затем зеленая часть подвергается обработке в печи, в ходе которой связующий материал выжигается, а частицы металлического порошка связываются за счет обычных механизмов спекания. Получившаяся деталь носит название "коричневой детали" (brown part). Без дальнейшей обработки деталь будет довольно пористой из-за наличия пустот, которые ранее занимали частицы связующего материала. Чтобы снизить пористость, в печь помещается еще один материал - инфильтрант. Этот металл расправляется при рабочей температуре печи и проникает в поры детали за счет капиллярного эффекта. Данный метод используется для изготовления форм для литья непосредственно по их геометрическим моделям. Ресурса таких форм достаточно для изготовления от 2500 до 10 000 деталей-прототипов.

1.2.4. Трехмерная  печать

Разработанный в Массачусетском Технологическом институте процесс трехмерной печати был назван так из-за своей схожести с печатью на струйном принтере. В трехмерной печати вместо чернил используется жидкое связующее вещество. Процесс трехмерной печати происходит следующим образом (рис. 12.6).

Платформа располагается на высоте, необходимой для того, чтобы можно было нанести на нее слой керамического порошка надлежащей толщины.

Нанесенный слой керамического порошка избирательно сканируется печатающей головкой, из которой поступает жидкое связующее вещество, вызывающее прилипание частиц друг к другу. Отсканированные печатающей головкой частицы образуют требуемую форму поперечного сечения. Обратите внимание, что этот шаг начинается с нижнего поперечного сечения.

Платформа опускается на одну толщину слоя, позволяя нанести следующий слой порошка.

Новый слой сканируется, образуя следующее поперечное сечение и склеиваясь с предыдущим слоем.

Шаги 3 и 4 повторяются, пока не будет создан верхний слой детали.

Для отверждения детали проводится последующая тепловая обработка.

 
Рис. 12.6. Трехмерная печать (с разрешения проф. Сакса, MIT)

С помощью трехмерной печати было бы удобно изготавливать формы для литья, поскольку форма изготавливается как цельная деталь, состоящая из оболочки и полостей, и положение полостей относительно оболочки можно было бы задавать точно. Однако формы для литья, изготовленные путем современной трехмерной печати, имеют невысокое качество поверхности.

1.2.5. Ламинирование

В процессе ламинирования (laminated object manufacturing - LOM), коммерциализированном фирмой Helisys, деталь изготавливается путем ламинирования и лазерной резки материалов, поступающих в листовом виде. Слипание листов происходит за счет наличия термоадгезивного покрытия. Процесс протекает следующим образом.

Каждый лист приклеивается к заготовке с помощью нагрева и давления, образуя очередной слой. Листовой материал подается в виде непрерывного рулона с одной стороны машины и принимается с противоположной стороны (рис. 12.7). Температуру и давление, необходимые для ламинирования, обеспечивает нагретый валик. Обратите внимание, что когда к стопке приклеивается следующий лист, платформа опускается на толщину одного листа.

После того как слой (лист) приклеен, он сканируется лазером вдоль контуров текущего поперечного сечения. Обычно для этой цели используется лазер на углекислом газе мощностью 25 или 50 Вт. Как и в других процессах, этот шаг начинается с нижнего поперечного сечения. Обратите внимание, что здесь сканирование производится только по контурам. Это делает данный процесс более эффективным, чем процессы, требующие растрового сканирования.

Области слоя, выходящие за пределы контуров, штрихуются лазером (то есть рассекаются на маленькие кусочки, называемые черепичками (tiles), для последующего удаления, когда деталь будет закончена).

 
Рис. 12.7. Ламинирование (с разрешения Helisys, Inc.)

Шаги 1-3 повторяются до тех пор, пока не будет наклеен и вырезан верхний слой детали.

После того как все слои будут готовы, результатом будет деталь, находящаяся внутри блока поддерживающего материала. Этот материал затем разламывается на кусочки вдоль линий лазерной штриховки.

Готовую деталь можно покрыть герметиком, чтобы предохранить ее от влажности.

Наличие поддерживающего материала вокруг детали имеет свои преимущества и недостатки. Прежде всего оно исключает необходимость во внешних поддерживающих структурах. При изготовлении детали внутри блока поддерживающего материала, имеющего определенную форму, геометрия всей структуры стабилизирована в процессе изготовления и, соответственно, ей не грозит перекос под собственным весом. Более того, нам не приходится беспокоиться об изолированных "островках", которые часто образуются, когда твердое тело, спроектированное в CAD-системе, рассекается на слои. Иными словами, ламинирование позволяет избежать создания специальных подпорок, которые точно фиксировали бы эти "островки" в пространстве, пока в процессе изготовления не будут созданы "мосты" к оставшимся частям детали. Однако удаление лишнего материала по окончании изготовления детали является непростой задачей (рис. 12.8).  
Чтобы гарантировать, что удалены будут только излишки, а хрупкие части детали не будут при этом сломаны, необходима бережная очистка, выполняемая вручную. Кроме того, полую структуру с замкнутыми поверхностями невозможно изготовить в виде единой части, поскольку в этом случае излишки материала невозможно будет извлечь изнутри. Сложность удаления ненужного материала характеризует любую часть с узкими перемычками, внутренними полостями с ограниченным доступом, слепыми отверстиями и т. п. Далее, большая часть материала, расходуемая при ламинировании, идет не на саму деталь, а остается неиспользованной в рулоне или образует поддерживающие структуры, которые будут удалены после изготовления. Это может быть весьма расточительно, если применяются более дорогостоящие материалы, чем бумага.

 
Рис. 12.8. Процесс удаления черепичек (с разрешения Helisys, Inc.)

Помимо преимуществ и недостатков процесс ламинирования имеет следующие характеристики.

Это субтрактивный, а не аддитивный процесс (то есть для создания слоя с требуемым поперечным сечением материал удаляется, а не добавляется). Во всех прочих процессах БПИ слои образуются путем добавления материала. Таким образом, потенциально ламинирование является самой быстрой технологией изготовления деталей с большим отношением объема к площади поверхности.

Детали образуются перемежающимися слоями материала и клейкого вещества. Соответственно, многие из их физических свойств являются неоднородными и анизотропными.

Потенциальная точность процесса изготовления ламинированных объектов высока. В нем может использоваться сколь угодно тонкий листовой материал, что позволяет достичь хорошей разрешающей способности в направлении наращивания детали. В действительности изготовить тонкий однородный листовой материал несложно, и усадка при ламинировании не представ-ляет проблемы, поскольку контуры вырезаются после того, как происходит усадка.

Хотя процесс потенциально применим ко многим материалам, включая пластики, композиты и металлы, наиболее популярным на сегодняшний день является бумажное ламинирование.

1.2.6. Моделирование  методом наплавления

В процессе наплавления (fused-deposition modeling - FDM), коммерциализированном фирмой Stratasys, каждый слой формируется путем выдавливания термопластичного материала, находящегося в жидком состоянии (рис. 12.9). Температура выдавливаемого материала незначительно превышает его температуру затвердевания: это аналогично созданию надписей на торте шоколадным кремом. Деталь изготавливается путем последовательного наплавления слоев. Этот процесс относительно прост, но его применение ограничено термопластичными материалами.

 
Рис. 12.9. Моделирование методом наплавления (с разрешения Stratasys, Inc.)

1.2.7. Недорогие  станки для быстрого прототипирования и изготовления

Как было сказано выше, быстрое прототипирование и изготовление позволяет сократить время и расходы, требуемые на доведение нового продукта от первоначальной идеи до производства. Использование быстрого прототипирования и изготовления на ранней стадии процесса проектирования позволит выявить фундаментальные ошибки, исправление которых может обойтись дорого, если они обнаруживаются в тот момент, когда деталь уже готова к производству. Однако детали, изготовленные этим способом, недешевы, и порой сложно определить, сколько деталей следует изготовить, чтобы получить от них максимальную отдачу. Кроме того, поскольку быстро изготовленные прототипы по-разному используются на различных стадиях процесса проектирования, физические требования к ним также будут варьировать в зависимости от способа использования. И именно здесь может сыграть свою роль новый класс приборов - офисные, или настольные станки для моделирования. С помощью таких приборов, как Actua 2100 от 3D Systems, Genisys от Stratasys, Model Maker II от Sanders Prototype, Z402 от Z Corporation и JP System 5 от Schroff Development, имеющих более низкую цену и меньшие эксплуатационные расходы, удобно изготавливать относительно грубые (за исключением Model Maker II), но недорогие прототипы для проверки реализуемости идеи и оценки проекта. Недорогие станки для быстрого прототипирования и изготовления от различных производителей сравниваются в табл. 12.2, а на рис. 12.10 иллюстрируется технология под названием многоструйное моделирование (multijet modeling - MJM), применяемая в приборе Actua 2100 от 3D Systems. В методе многоструйного моделирования используется печатающая головка с линейкой из 96 сопел. 
 
Таблица 12.2.  
Характеристики недорогих (настольных) станков для быстрого прототипирования

 
Рис. 12.10. Схема многоструйного моделирования в аппарате Actua 2100 от 3D: а - механизм; б - изготовление детали (с разрешения 3D Systems, Inc.)

1.3. Применение  быстрого прототипирования и изготовления

Область применения быстрого прототипирования и изготовления определяется достижимой точностью изготовления детали и механическими свойствами используемого материала - растяжимостью, твердостью и прочностью на разрыв. Варианты применения можно разбить на три основные группы:

прототипы для оценки проекта;

прототипы для функциональной оценки;

модели для дальнейшего производственного процесса.

Первое время после своего появления процессы БПИ использовались в основном для придания спроектированному объекту зримой формы и заполнения коммуникационного пробела, позволяя создавать полноразмерные физические модели, которые можно потрогать и подержать. Это произвело революцию в совещаниях по оценке проектов: конструктивный диалог, который ведут члены конструкторской группы, передавая друг другу модель, дал им возможность формулировать свои критические замечания и предложения на общем уровне зрительного взаимопонимания. В некоторых случаях поддержка конструкторов сама по себе служила главным обоснованием вложения средств в станки для быстрого прототипирования и изготовления. Теперь широкое распространение процессов БПИ в сфере производства стало движущей силой их дальнейшего развития.

1.3.1. Прототипы  для оценки проекта

Современные системы твердотельного моделирования упрощают оценку проекта благодаря наличию таких функций, как просмотр, затенение, вращение и увеличение. Однако не подлежит сомнению, что оценка проекта производится более адекватно, когда конструктор может потрогать и подержать в руках физический прототип конструкции. Даже несмотря на огромный опыт в чтении чертежей или CAD-изображений сложных объектов отчетливо представить себе, как будет выглядеть реальная деталь, - это до сих пор очень сложная задача. Такие особенности, как слепые отверстия, сложные внутренние каналы и поверхности сложной кривизны, зачастую приводят к трудностям в интерпретации. Сокращение количества ошибок за счет улучшенной визуализации детали может быть значительным. Нет лучшего способа удостовериться, что сложная деталь имеет именно те свойства, которые планировались, чем подержать ее в руках, повертеть и посмотреть на нее со всех сторон. В частности, для эстетической оценки дизайна физический объект необходим.

1.3.2. Прототипы  для функциональной оценки

Когда проект готов, конструктор должен удостовериться, что он обеспечивает выполнение всех функций, которые изначально предполагались. Простая функциональная оценка может включать проверку практичности сборки, кинематических и аэродинамических характеристик. 
Часто бывает необходимо проверить, можно ли легко собрать продукт из составляющих его компонентов или разобрать его для обслуживания. Нередко оказывается, что собрать продукт можно лишь с большими трудностями, а порой и вовсе невозможно. Для простых сборных конструкций возможность или простоту сборки можно оценить, глядя на чертеж. Однако на практике принято выполнять такую проверку путем реальной сборки. В этом случае прототипы, создаваемые методом быстрого прототипирования и изготовления, весьма полезны, поскольку компоненты, сделанные из другого материала, являются тем не менее достаточно адекватными для выполнения сборки. Использование прототипов вместо реальных компонентов дает значительную экономию времени и средств. 
При тестировании кинематических характеристик проверяется, функционируют ли движущиеся части сборной конструкции так, как это задумывалось. Движению деталей часто препятствуют неожиданные помехи или другие компоненты сборки. Фактически невозможность движения некоторых компонентов по причине столкновения одних компонентов с другими может быть выявлена только при тестировании собранного физического прототипа. Поскольку кинематические характеристики могут быть проверены на компонентах, не имеющих такой степени прочности, как требуется для конечного продукта, прототипы, изготовленные методом быстрого прототипирования, снова оказываются весьма полезны. 
Прототип, созданный посредством быстрого прототипирования и изготовления, можно также использовать для проверки аэродинамических характеристик конструкции путем ее продувки в аэродинамической трубе. Ключевую роль в определении аэродинамических характеристик детали играет ее геометрическая форма, поэтому здесь подойдет прототип, изготовленный из другого материала. Однако для проверки других характеристик - прочности, пределов рабочей температуры, усталости и коррозионной устойчивости - требуется, чтобы прототип был сделан из того же материала, что и оригинальная конструкция. К сожалению, ввиду ограничений на типы материалов, которые могут использоваться для быстрого прототипирования и изготовления, многие из материалов, указываемых конструкторами, не подходят для создания прототипов этим методом. Однако такие прототипы могут использоваться в качестве шаблонов для других производственных процессов, которые мы опишем в следующем разделе. На настоящий момент успешно опробован ряд методов, позволяющих относительно быстро и рентабельно пройти путь от прототипа до реальной функциональной детали. 
Значительные преимущества, например, обеспечивает сочетание изготовления моделей и литья. В этом случае литейная модель и стержни изготавливаются системой быстрого прототипирования и используются так же, как и деревянные модели и обычные стержни. Модели могут также использоваться для копирования. Еще одно важное применение прототипов - нанесение покрытий. В частности, приобретает популярность изготовление катодов для процедур электроэрозионной обработки путем нанесения покрытия на медные детали. Ниже приведен перечень технологий производства, в которых в качестве шаблонов можно использовать прототипы, созданные методом быстрого прототипирования [75]:

• вулканизационное литье из силикона при комнатной температуре;
• вакуумное литье;
• формовое блочное литье;
• аэрозольное металлическое литье (процесс Тафа);
• литьевое прессование пластмасс;
• литье в песчаные формы из алюминия и черных металлов;
• литье по выплавляемым моделям;
• инструменты для электроэрозионной обработки (процесс Хаузермана).

Какая из технологий окажется наиболее выгодной, зависит от размеров и геометрии прототипа, типа материала функционального компонента, требуемой точности и количества компонентов, которые необходимо изготовить.

Заключение

Преимущества технологий БП

• Сокращение длительности технической подготовки производства новой продукции в 2-4 раза. 
• Снижение себестоимости продукции, особенно в мелкосерийном или единичном производстве в 2-3 раза. 
• Значительное повышение гибкости производства. 
• Повышение конкурентоспособности производства. 
• Сквозное использование компьютерных технологий, интеграция с системами САПР.

Недостатки технологий БП

• Относительно высокая цена установок и расходных материалов. 
•Невысокая точность 
• Относительно низкая прочность моделей

С течением времени недостатки постепенно устраняются - снижаются цены, увеличивается выбор технологий и материалов.

Список используемой литературы

1. Васильев В.А., Васильев Н.В., Максимов Н.М. Получение отливок методами быстрого прототипирования для ювелирно-художественной промышленности//Литейщик России. 2003. - №9. -С.20-28.
2. СапрыкинА.  А.  Технологии быстрого прототипирования вмашиностроительном производстве // «Современные технологические системы в машиностроении(СТСМ-2003)».Сборник тезисов докладов международной научно-практической конференции. –  г.  Барнаул:  Изд-во Алт.  гос.  ун-та им. Ползунова, 2003 г. –124-125 с.
3. Маркин В.А.,  Маркина С.А.  Проект системы для быстрого прототипирования распараллеливающего компилятора.  Универсальное внутреннее представление системы // Современные проблемы конструирования программ. —Новосибирск, 2002
4. Багров В.В.,  Голованов И.В., Куприянов Н.Л., Нефедов С.В. Петров А.Л., Саченко., А.И., Шишковский И.В. Основы метода селективного лазерного спекания метал-полимерных порошковых композиций //Препринт ФИАН. Москва. 1996. №1