Modelarea prin Depunere de Topitură - Fused Deposition Modeling

1. Noțiuni generale privind prototiparea rapidă

Prototiparea rapidă este o metodă de construire automată a obiectelor fizice folosind tehnologia de fabricare cu ajutorul aditivilor. Primele tehnici de prototipare rapidă au fost utilizate în jurul anului 1980 fiind folosite pentru producerea de modele și piese prototip. Pe perioada ultimului deceniu un nou concept de prototipare rapidă fizică numit fabricare stratificată sau fabricare solidă fără formă a câştigat popularitate în lume.

Activitatea numită “RP” îşi are începuturile de abia vreo 12 ani, cu apariţia sistemului stereolitografiere. Acest proces a avut un foarte mare impact în partea de design. Se baza pe un model 3D CAD şi a fost anunţat ca un “proces magic”, implicând surse necunoscute ca UV şi polimeri fotosensibili. În mod clar activitatea de creare rapidă a prototipului nu era nouă: chiar şi un proiectant putea crea modelul 3D fizic cu mâinile lui (bazându-se pe desenele 2D) mai rapid decât orice sistem de RP. Mulţi autori folosesc definiţii limitate ale RP, iar unii includ tehnologiile de creare a prototipului prin depunere în straturi subţiri de material (ca şi sistemul de stereolitografiere). Aspectul important al procesului de RP ca şi “cutie neagră” este translaţia automată a modelului 3D CAD către modelul fizic, tehnologia folosită neavând importanţă prea mare.

Asocierea prototipării rapide se face şi în funcţie de alţi termeni, prezentate în figura 1.

Figura 1 Terminologia asociată prototipării rapide

Procesul de RP se poate defini ca fiind: “Procesul care creează automat prototipul fizic pornind de la un model 3D CAD, într-o scurtă perioadă de timp”.

Ideea cheie a acestei noi tehnologii de prototipare rapidă este bazată pe descompunerea 3D în straturi subţiri de secţiune transversală, urmate de formare fizică a straturilor şi stivuirea lor “strat după strat”. Crearea obiectelor 3D în dispunere stratificată este o idee aproape la fel de veche ca şi civilizaţia umană (piramidele egiptene au fost de asemenea construite bloc cu bloc şi strat cu strat). Aşezarea în stive a straturilor de materiale în formă individuală are o veche tradiţie în rândul aplicaţiilor de fabricaţie la fel ca turnarea pieselor sau ca şi topirea piesei. Ceva mai mult de un deceniu arta construcţiei de obiecte 3D cu straturi a fost avansată semnificativ de 3D System Inc., o companie americană din sudul Californiei. Disponibilitatea modelelor 3D computerizate a fost crucială în realizarea conceptului de creare a obiectelor stratificate, dar alte tehnologii precum sistemele laser şi computere puternice au ajutat la definirea acestei tehnologii numite stereolitografie.

Această tehnologie este capabilă să producă structuri 3D foarte complexe cu o foarte mică sau chiar deloc contribuţie umană. Apărând aproape în paralel cu progresul, stereolitografia a fost sistemul alternativ pentru fabricarea stratificată oferită de mai multe companii americane. Sunt incluse sisteme care construiesc obiecte stratificate prin laminarea straturilor de materiale (Helisys) şi prin fuziunea stratificata sau legarea materialelor pulverulente (DTM, Soligen) sau extrudarea firelor de sarmă (Stratosys).

Progresele au adăugat un şir de materiale noi care sunt mai bune decât polimerii utilizaţi în stereolitografie. Avantajele fabricării stratificate sunt majoritatea derivate din abilităţile sale de a crea rapid modele fizice, indiferent de complexitatea formei.