Mikä on kiinteä vapaamuotoinen valmistus?

Solid Freeform Fabrication (SFF) on tiettyjen osien ja komponenttien valmistus ilman mukautettuja muotteja ja muotteja. Ne valmistetaan vapaamuotoisessa prosessissa käyttämällä tietokonetiedostoja ja huolellisesti hallittuja laitteita niiden rakentamiseksi kerros kerrokselta. Saatavana on useita menetelmiä, jotka kaikki perustuvat tietokoneavusteiseen suunnitteluun (CAD) ja prosessinhallintatyökaluihin. Muovista, metalleista ja hartseista voidaan valmistaa erilaisia ​​täysin toimivia ja käyttökelpoisia kolmiulotteisia komponentteja ja prototyyppejä.

Käytössä on neljä yleistä kiinteän vapaamuotoisen valmistuksen tyyppiä. Ne alkavat generoida tietokonetiedosto, joka kuvaa tarkasti tuotettavan kohteen kolmessa ulottuvuudessa. Tietokone jakaa kohteen osiksi viipaleiksi valmistuksessa käytettävien materiaalien paksuuden perusteella ja syöttää ne tuotantoyksikköön. Se kerrostaa viipaleet yksi kerrallaan ja rakentaa objektia, kunnes se on valmis.

Yksi vaihtoehto on valikoiva lasersintraus, jossa laser sulattaa jauhemaiset materiaalit jokaisen kerroksen tekemiseksi. Laminoitujen esineiden valmistuksessa tietokone luo sarjan kerroksia ja kiinnittää ne toisiinsa. Stereolitografia käyttää hartsialtaaseen upotettua alustaa. Taso altistetaan ultraviolettivalolle kerroksen kovettamiseksi ja lasketaan sitten, jotta prosessi voidaan toistaa. Kun lava putoaa, esine muotoutuu.

Toinen kiinteän vapaamuotoisen valmistuksen muoto on sulatetun kerrostumisen mallinnus. Tämä käyttää lämmitettyä muovia, joka pakotetaan suuttimen läpi kerroksen luomiseksi. Jokainen peräkkäinen kerros perustuu viimeiseen kovettaessaan ja luo lopullisen kiinteän objektin. Paras tuotantotapa voi riippua käytetyistä materiaaleista ja valmistettavan esineen tyypistä.

Yliopistot käyttävät kiinteää vapaamuotoista valmistusta tutkimuksessa ja kehityksessä, jossa insinöörit työskentelevät myös uusien tekniikoiden parissa, jotta prosessi nopeutuu ja tulee halvemmaksi. Tämä voi sisältää tutkimusta kokonaan uusista tuotantomenetelmistä, joista osa on tarkoitettu saattamaan se loppukuluttajien saataville. Esimerkiksi tuotteiden ostamisen sijaan kuluttajat voisivat ostaa tiedostoja, jotka syöttävät henkilökohtaisiin kolmiulotteisiin tulostimiinsa ja luovat välittömän tuloksen.

Valmistajat käyttävät tätä tekniikkaa prototyyppien ja mukautettujen komponenttien luomisessa. Esimerkiksi ainutlaatuisten työkalujen luominen voi olla paljon kustannustehokkaampaa tällä menetelmällä. Myös sotilaallisia sovelluksia kiinteälle vapaamuotoiselle valmistukselle on käynnissä tutkimus- ja kehitystyössä puolustuksen yhteydessä. Tämän alan urat ovat hyvin vaihtelevia, ja korkeakoulututkinto vaaditaan yleensä työskennellä kiinteässä vapaamuotoisessa valmistuksessa.