Scolpire il David di Michelangelo delle dimensioni di un pezzo degli scacchi è una cosa semplice per un computer che utilizza la tecnologia dei prototipi rapidi (RP) tridimensionale o 3D. Allo stesso modo in cui una stampante a getto d’inchiostro produce un’immagine bidimensionale da un file digitalizzato, la tecnologia di prototipazione rapida 3D può fare lo stesso con oggetti reali per la manipolazione nello spazio reale. Basandosi su numerose tecniche, attrezzature e materiali, i processi di prototipazione rapida 3D generalmente funzionano da oggetti di disegno assistito da computer (CAD) per la progettazione o la produzione; li costruiscono generando uno strato di materiale alla volta fino a formare una replica perfetta. Questa costruzione aiuta la creazione di un numero quasi illimitato di forme e oggetti complessi, rivoluzionando il design e l’efficienza produttiva.
La prototipazione generalmente consiste in tre aspetti: costruzione di modelli per la produzione, revisione del prodotto e perfezionamento. Gli utenti trasformano gli schemi del computer direttamente in prototipi. I progetti vengono valutati prima che inizino i costosi processi di produzione e le superfici e le finiture del prodotto possono essere testate.
I produttori possono personalizzare quasi innumerevoli forme di prodotto per la produzione di massa o la personalizzazione del cliente. Le iterazioni del prototipo, o variazioni, possono essere perfezionate per adattarsi dopo la revisione da parte dei team di produzione o dei clienti. Ciò consente una maggiore flessibilità e costi inferiori nello sviluppo del prodotto, rispetto alla tradizionale prototipazione manuale o manuale, che richiede molto tempo.
In sostanza, il processo RP si riferisce alla costruzione automatizzata e additiva di un oggetto; ovvero, gli oggetti vengono creati aggiungendo un foglio, una polvere o uno strato liquido alla volta fino a formare un oggetto. La realizzazione di un prototipo rapido 3D si riferisce alla produzione di fascia alta di prodotti di precisione progettati secondo specifiche ingegneristiche. Numerose tecniche consentono la costruzione di parti, modelli e attrezzature; questi possono includere la stereolitografia, la modellazione della deposizione fusa, il consolidamento ultrasonico e la sinterizzazione laser selettiva, tra gli altri. Questi metodi di costruzione additivi stratificano le sezioni trasversali con tecniche come la fusione laser, l’indurimento liquido, la perline o la saldatura per adattarsi a materiali specifici come resine o lamine. L’uso di RP può ridurre drasticamente i costi di materiali e manodopera, nonché il tempo; i modelli possono essere costruiti in poche ore o giorni.
Su scala ridotta, la stampa 3D è una tecnica comune che a volte viene chiamata costruzione rapida di prototipi 3D. Questa operazione, tuttavia, utilizza una macchina desktop più piccola per la progettazione, ma manca della precisione dimensionale schematica o della versatilità dei materiali dei metodi di prototipazione rapida 3D utilizzati nella produzione. Il processo della stampante 3D viene in genere utilizzato per creare modelli usa e getta per dimostrazioni pratiche, mentre le macchine RP più complesse possiedono modelli di utensili per aiutare il processo di produzione stesso. Inoltre, le stampanti 3D possono offrire solo poche opzioni di materiali, mentre RP può servire dozzine di materiali, come resine e fotopolimeri, per duplicare materiali di produzione come i termoplastici.
La prototipazione rapida potrebbe avere implicazioni a lungo termine per l’industria allo stesso modo in cui la catena di montaggio ha rivoluzionato la produzione. Tradizionalmente, i costi di produzione diminuiscono con il tempo durante la vita della linea di prodotti. Con la prototipazione rapida, il costo per produrre solo poche unità non è diverso dal costo per produrne migliaia. Sebbene ciò possa aiutare a facilitare il numero di prodotti più piccoli per gli ordini personalizzati, i potenziali effetti di questa condizione sul modo in cui vengono comprese le economie di scala sono sconosciuti. La produzione con la tecnologia di prototipazione rapida 3D può continuare a fondere le fasi di progettazione e produzione in processi più efficienti.