Преди да обясним какво точно означава Rapid Tooling, нека да припомним какво е Rapid Prototyping или така нареченото бързо прототипиране. Става въпрос за технология, при които триизмерните модели и части се създават чрез добавяне или, казано по друг начин, с помощта на наслагващи се един върху друг слоеве.
Всъщност „прототипиране“ не е абсолютно точно понятие, тъй като много приложения на компютърно поддържани производствени методи не предполагат използването на прототип в тесния смисъл на думата. Но е факт, че използвайки RP технологии, можете да получите всевъзможни форми, инструменти и дори малки серии продукти. Така че, Rapid Prototyping има неоспоримо предимство – то е символ на иновативните, компютърно поддържани и автоматизирани генерирани технологии.
Rapid Tooling (RT) и Rapid Manufacturing (RM)
Става въпрос за алтернативни понятия, които изискват допълнително пояснение и затова са по-малко приемливи. Rapid Tooling (RT) и Rapid Manufacturing (RM) са по-тесни понятия от RP и обозначават специалните области на приложение на тези технологии.
Методологически RP обозначава доктрината на генерираните производствени методи и следователно съответства на RP технологиите.
Rapid tooling осигурява намаляване на циклите на развитие и се отнася до RT-задвижваните инструменти. Прототип е 3D модел, подходящ за използване при предварително тестване и оценка на калъп, матрица или продукт. Той осигурява средство за оценка на производителността на инструмента или продукта преди обработката му.
Предимства на Rapid tooling и Rapid prototyping
Rapid tooling и Rapid prototyping осигуряват бързата връзка между креативните дизайнерски идеи и така значително скъсяват технологическото време, необходимо за изработването на продукта. По този начин по-прецизните инструменти и прототипни материали продължават да са все така достъпни.
Затова и много индустрии започват все по-активно участват в използването на тези бързи системи – например, американските международни космически агенции експериментират с Rapid prototyping за бързо заместване на различни части в космическите превозни средства.
Използвани методи
Могат да се използват най-различни методи, които са разделени предимно в две основни групи – косвени и директни.
Косвените методи включват използването на основен модел, от който се произвежда инструментът. Намаляването на времето за създаване на инструментите и други подобни фактори оказват пряко влияние върху използването на директните методи.
Директните методи не са малко. Примерите са доста и включват лят алуминий, отливка от инвестиционен метал, лята пластмаса, други различни отливки, електроформоване, директно метално лазерно синтероване и така нататък.
Големите възможности, които Rapid tooling разкрива
Rapid tooling е интересно технологично решение, което разкрива наличието на големи възможности по отношение на компонентите за 3D-печат. Например, то значително разширява хоризонта на бъдещите разработки за пластмасовите медицински изделия.
Разбира се, 3D печатът съвсем няма да се окаже единственият добър подход за производството на медицински изделия. Съществуващите технологии се развиват и дори при много обстоятелства осигуряват по-добри резултати. Както по отношение на качеството на устройството, така и по отношение на производствените разходи и избора на материал. Следователно, най-много медицински изделия ще бъдат обработени (частично) със стандартни или класически технологии на производство като инжекционно формоване и екструдиране.
Но сме длъжни да припомним и най-голямото предизвикателство за производството на малки партиди с тези технологии – наличието на скъпа матрица и дългото време, което отнема производството чрез CNC фрезоване, ерозионни техники или пробиване. В този смисъл Rapid tooling може да се окаже чудесно решение за всички малки партидни производства.
Да вземем за пример някои медицински устройства с дълъг експлоатационен срок, каквито са системите за компютърна томография. Тези машини се използват дългосрочно и резервните части за тях трябва да бъдат доставяни в продължение на много години. Решението би могло да се открие в използването на 3D-отпечатани форми за инжектиране от пластмасови материали.
Термичната проводимост на пластмасовите материали е по-ниска, отколкото на металните. Това е основната причина, поради която полимерната стопилка се охлажда по-бавно в пластмасовите форми. Металната матрица се темперира при определена температура, в зависимост от условията на обработка на използвания термопластик. При пластмасовата форма процеса на инжектиране под налягане би могъл да стартира без система за закаляване /или поне с такава, която е по-малко енергоемка/, поради различната топлопроводимост. Това от своя страна е причина да бъдат снижени производствените разходи, което, заедно с по-голямата бързина на производство, вече се превръща в едно огромно предимство.
Какви нови тенденции налагат Rapid Prototyping технологиите?
Ако трябва да обобщим, то Rapid Prototyping технологиите вече налагат нови тенденции при изработката на продукти.
Нека споменем само по-важните от тях:
- по-кратък жизнен цикъл на продукта
- нарастваща сложност на конструкциите
- увеличаване индивидуализацията на продуктите
- намаляване на серийното производство
