Rep-Rap-Projekt
Video über 'Mendel'
Das Reprap-Projekt ist ein Projekt mit dem Ziel, eine selbstreplizierende Maschine zu schaffen , die für Rapid Prototyping und Manufacturing verwendet werden kann . Eine Rapid - Prototyping -Maschine ist ein 3D-Drucker , der in der Lage ist, dreidimensionale Objekte auf der Grundlage eines Computermodells herzustellen .
Der Autor des Projekts beschreibt die Selbstreplikation als die Fähigkeit, die notwendigen Komponenten herzustellen, um eine Kopie von sich selbst zu erstellen, was eines der Ziele des Projekts ist. Die Selbstreplikation unterscheidet das RepRap-Projekt von ähnlichen wie dem sogenannten Fab@home .
Aufgrund des Potenzials der maschinellen Selbstreplikation stellt sich der Schöpfer die Möglichkeit vor, RepRap- Maschinen an Einzelpersonen und Gemeinschaften zu verteilen, sodass sie komplexe Produkte und Objekte erstellen (oder aus dem Internet herunterladen ) können, ohne dass teure Industriemaschinen erforderlich sind. Darüber hinaus zeigt RepRap Evolution und Wachstum in großer Menge. Dies gab RepRap das Potenzial, eine bahnbrechende Technologie zu werden , ähnlich wie andere, die kostengünstige Fertigungstechnologien erwartet haben .
Absichten
Das Hauptziel des RepRap-Projekts ist es, ein authentisches selbstreplizierendes Gerät zu produzieren, nicht für das Projekt selbst, sondern es mit minimalem Kapitaleinsatz in die Hände von Einzelpersonen überall auf der Welt zu geben. Dies würde die Entwicklung eines Desktop-Fabriksystems ermöglichen , das es jedem ermöglichen würde, Gegenstände für sein tägliches Leben herzustellen.
Die selbstreplizierende Natur von RepRap könnte die virale Verbreitung des Druckers erleichtern und eine Revolution im Produktdesign und in der Herstellung anheizen, von der kommerziellen Produktion proprietärer Artikel bis hin zum persönlichen Maßstab, basierend auf offenen Lizenzen. Die Möglichkeit, Produkte für jedermann zu entwerfen und herzustellen, sollte den Arbeitszyklus für Produktverbesserungen erheblich verkürzen und eine größere Vielfalt von Produktnischen unterstützen als die derzeitige Produktionskapazität von Fabriken. [ 1 ]
Aus theoretischer Sicht versucht das Projekt, die folgende Hypothese zu überprüfen :
- Rapid-Prototyping- und Direct -Writing-Technologien sind ausreichend vielseitig, um sie bei der Erstellung eines universellen Konstruktors verwenden zu können . [ 2 ]
Hintergrund
Dr. Adrian Bowyer , Professor für Maschinenbau an der University of Bath im Vereinigten Königreich , war der Gründer und Erfinder von RepRap und Leiter des Projektteams. [ 3 ] Das Projekt verwendet eine additive Fertigungstechnik und ist unter der GNU General Public License lizenziert , einer freien Softwarelizenz , die es anderen Forschern ermöglicht, an derselben Idee zu arbeiten und sie zu verbessern.
Ab September 2009 kosteten kommerzielle Low-End- Prototypen rund 20.000 US-Dollar (von Z Corporation [ 4 ] ), ohne die Preise für Materialien und Verfestiger, die etwas mehr als 1.500 US-Dollar kosten. Prototypen, die auf kommerziellen Low-End-Maschinen hergestellt werden, kosten etwa zwei Dollar pro Kubikzentimeter. Das RepRap-Projekt zielt darauf ab, die Kosten für 3D-Prototyping-Maschinen mit kostenloser und Open-Source-Software drastisch zu senken und den Preis für die Herstellung von Objekten auf Kosten von fast 0,02 USD pro Kubikzentimeter zu senken.
Zeitachse
- 23. März 2005: Start des RepRap- Blogs .
- 13. September 2006: RepRap Prototype 0.2 druckt erfolgreich das erste Teil, das später ein identisches ersetzen wird, das von einem kommerziellen 3D-Drucker erstellt wurde.
- 9. Feb. 2008: RepRap 1.0 „Darwin“ hat erfolgreich mindestens ein Muster von fast der Hälfte seiner Prototypteile gedruckt.
- 14. April 2008: Möglicherweise das erste Endverbraucherobjekt von RepRap: eine Klammer, die einen iPod sicher am Armaturenbrett eines Ford Fiesta hält .
- Mai 2008: Viele andere nützliche Gegenstände wurden von verschiedenen RepRap der ersten Generation hergestellt, darunter eine Garderobe, ein Paar Sandalen, ein Türknauf und eine Fliegenklatsche.
- 29. Mai 2008: Innerhalb weniger Minuten nach der Montage fertigt der erste „Sohn“ das erste Teil für einen „Enkel“ an der University of Bath , Großbritannien.
- Bis zum 23. September 2008 wurden mindestens 100 Exemplare in verschiedenen Ländern produziert. Die genaue Anzahl der zu diesem Zeitpunkt im Umlauf befindlichen RepRap ist unbekannt. [ 5 ]
- 30. November 2008, Erste Replikation außerhalb des Labors. Replikat von Wade Bortz, dem ersten Benutzer außerhalb des Entwicklungsteams, der eine vollständige Sammlung von Teilen für jemand anderen erstellt hat. [ 6 ] Der Verkauf wurde persönlich nach einem Treffen im Internet abgeschlossen.
- 20. April 2009: Ankündigung der ersten automatisch mit RepRap produzierten elektronischen Leiterplatte. Mit einem automatisierten Steuersystem und einem austauschbaren Druckkopfsystem für Kunststoff- und leitfähige Schweißgeräte. Das Teil wird dann in den RepRap integriert, der es erstellt hat. [ 7 ]
- 2. Oktober 2009: Die zweite Generation namens „Mendel“ druckt ihre ersten Teile. Mendels Figur ähnelt eher einem dreieckigen Prisma als einem Würfel.
- 13. Oktober 2009: Version 2.0 von RepRap mit dem Namen "Mendel", [ 8 ] das seit Anfang 2010 für die Öffentlichkeit freigegeben wurde, ist fertiggestellt. [ 9 ]
Aktueller Stand
Eine kurze Auflage erfordert etwa 1 km 3 mm Polycaprolacton-Filament , das für den Einsatz in den Mk II-Extrudern geeignet ist, die in den vielen betriebsbereiten und betriebsnahen Prototypen verwendet werden, die für das Projekt hergestellt wurden. Mit 1 km Polycaprolactone-Filament war das Projekt in der Lage, größere Objekte herzustellen und auch die Kandidatensysteme in Stunden statt Tagen zu testen, wie im Fall des von Hand hergestellten Filaments.
Vik Ollivers Zaphod - Prototyp replizierte einen Satz von Teilen für den Mk II-Extruder. Vik baute die Teile zu einem funktionierenden Mk II zusammen und setzte ihn erfolgreich als zweiten Extruder auf dem Zaphod ein. Die Verwendung von Polycaprolacton für das Kit anstelle von ABS erforderte einige geringfügige Änderungen beim Zusammenbau zu einem funktionsfähigen Mk II.
Die Replikation wurde erfolgreich abgeschlossen, wobei die Kunststoffteile eines RepRap vollständig reproduziert wurden, sowie eine Selbstreplikation aus online gekauften Teilen. Das grundlegende Ziel des Projekts wurde im Allgemeinen erfolgreich abgeschlossen, es bleibt nur noch die Lösung, die Anzahl der reproduzierbaren Teile und die Qualität der herstellbaren Objekttypen zu erhöhen.
2011 wurde die als „Clone Wars“ bekannte Gruppe geboren. Diese Gruppe gehört zur RepRap-Community und versucht, alles auf Spanisch zu dokumentieren, was jeder braucht, um seinen eigenen 3D-Drucker zu bauen.
Maschinenentwicklung
Während das RepRap-Projekt offiziell im März 2005 gestartet wurde, explodierte die Entwicklungsgeschwindigkeit nach Dr. Bowyers Entwicklung des Mk II-Polymerextruders im November 2005. [ 10 ] Der Mk II-Extruder stellt einen großen Durchbruch dar, da er bei Umgebungstemperatur betrieben werden kann Umgebungen statt in einer geschlossenen Box, die auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt erhitzt wird, bei dem das Polymer extrudiert wird. Dies reduziert die Produktionskosten des Systems erheblich und macht die spezifischen Materialien, die darin verwendet werden, viel weniger kritisch.
RepStraps
Die als RepStraps bekannten Maschinen sind Hersteller, die als Schritt vor der Produktion eines vollständigen RepRap gebaut wurden. Diese Maschinen werden unter Verwendung von Teilen gebaut, die dem Hersteller zur Verfügung stehen, um dann die Fähigkeit zu erlangen, extrudierte Teile herzustellen.
Vollständige RepRap-Prototypen
Ursprünglich im Februar 2006 zusammengebaut, begann am 10. Mai 2006 der erste vollständige Replikator-Prototyp, RepRap 0.1 , entworfen von Vik Olliver in Neuseeland, bald mit dem Extrudieren von Formen. Mitte Juli wurden Objekte mit einer Tiefe von bis zu 15 Schichten und einem Durchmesser von 50 mm von Da Witch, Vik Ollivers RepRap-Prototyp, extrudiert.
Die Polymerkomponenten des 3D-Positionierungssystems und des Extrusionskopfs wurden mit einer kommerziellen additiven Fertigungsmaschine hergestellt. Das System wurde umfangreichen Testübungen von Vik Olliver und Simon McAuliffe unterzogen, um die Software-, Firmware- und Hardwarekomponenten zu integrieren.
Ab September 2006 wurde Da Witch umgebaut, um tragbar zu sein, und ein zweiter Extrusionskopf wurde hinzugefügt. RepRap 0.2 wurde Zaphod genannt . Vik Olliver hat hierüber einen Vortrag gehalten und das Forschungsprogramm von Zaphod und RepRap in Wien , Österreich, auf der Digital Arts Conference Paraflows 2006 [1] vom 9. bis 16. September 2006 demonstriert. Dort wurde gezeigt, wie RepRap Zaphods Prototyp erstellt hat kompletter Satz von Teilen, die benötigt werden, um seinen eigenen Extruder zu bauen. [ 11 ]
Andere Prototypen
Weitere Prototypen in verschiedenen Entwicklungsstadien werden derzeit von Sells und Bellmore gebaut.
Bis heute wurden praktisch alle RepRap-Prototypen selbst repliziert ( repstrapped ). Der Prototyp von Vik Olliver, der an RepRap 0.2 beteiligt war, begann größtenteils als Zusammenbau von Meccano -Teilen und gab einen Einblick in die Vielfalt der Materialien, die für den selbstreplizierenden, selbsterhaltenden Bootstrap-Prototyp verwendet werden können, zum Beispiel Tommelise, [ 12 ] ist fast vollständig aus Pappelholz gefräst in: Pappel . [ 13 ]
Die für den Bau gewählten Materialien spiegeln die Möglichkeiten jeder Ortsgruppe und die Baufähigkeit wider, die jedes Mitglied der Gruppe individuell in das Projekt einbringt.
Softwareentwicklung _
RepRap wurde als umfassendes und eigenständiges Replikationssystem und nicht als einfache Hardware -Maschine konzipiert . Derzeit enthält das System ein CAD -Programm in Form eines 3D-Modellierungssystems, CAM Computer Aided Modeling und Treiber für das Gerät, mit denen physische Teile aus den an die RepRap-Maschine gesendeten Entwürfen erhalten werden können.
Das RepRap-Team hat vorerst die 3D-Modellierungssoftware Art of Illusion (AoI) als Modellierungssystem für das RepRap-System verwendet. AoI ist für diese Rolle gut geeignet, da es für die erfolgreiche Modellierung dreidimensionaler Objekte geeignet ist und in der beliebten, plattformübergreifenden Java -Sprache geschrieben ist. Die grundlegende Modellierungsplattform für AoI wurde angepasst, um die Anforderungen der RepRap-Engine durch Skripterstellung zu erfüllen.
Auch die Arbeiten am Automated Modeling System befinden sich in einem fortgeschrittenen Entwicklungsstadium. Diese Arbeit wird von Simon McAuliffe und Adrian Bowyer durchgeführt und als Teil der RepRap-Systeme getestet.
Materialien
RepRap verfügt über mehrere Extruder, die unterschiedliche Materialien für die Herstellung von Teilen verwenden können.
Mögliche Strukturmaterialien
- Thermoplastisches Polymer – darauf konzentriert man sich derzeit. Dies wird im Allgemeinen verwendet, um eine Struktur zu schaffen. Polymilchsäure wurde von mindestens zwei Projektforschern erfolgreich implementiert und wird wahrscheinlich das offizielle Polymer der Wahl werden. Zu seinen positiven technischen Attributen gehören seine durchscheinende Farbe, minimales Verziehen beim Abkühlen und hohe Festigkeit. Darüber hinaus ist es im Gegensatz zu den meisten Thermoplasten kein aus Erdöl gewonnenes Produkt und kann daher theoretisch aus Abfallbiomasse hergestellt werden. Es ist auch ein biologisch abbaubares Polymer, aber dieser Prozess findet nur mit einer signifikanten Geschwindigkeit statt, wenn der Thermoplast dauerhaft Temperaturen über 70 °C ausgesetzt wird, so dass dies kein Hindernis für seine Verwendung in gedruckten Objekten darstellt.
- Keramikschlämme – um eine sehr harte und starke Keramikstruktur zu erzeugen. Siliziumnitrid wird derzeit für diese Rolle in Betracht gezogen, obwohl mehrere ähnliche feuerfeste Materialien in Betracht gezogen werden. [ 14 ]
Zu den möglichen Stützstrukturmaterialien gehören
- Gips/Cellulose-Mischungen – können mit lauwarmem Wasser vom fertigen Produkt abgewaschen werden.
- Puderzucker — kann mit lauwarmem Wasser vom fertigen Produkt abgewaschen werden.
- Polycaprolacton/Marmorstaub-Mischungen – können vom fertigen Produkt abgeschält werden.
Flexible Materialien
Silikonpolymer wurde für Dichtungen, Dichtungen und flexible Teile vorgeschlagen.
Elektrisch leitfähige Materialien
- Wood's Metal ( Metal de Wood ) oder Field's Metal ( Metal de Field ), Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt (niedriger als Kunststoffe), um elektrische Schaltkreise in Teile einzubauen, während sie geformt werden.
- Mit Silber gefüllte Polymere – werden üblicherweise für Reparaturen an Leiterplatten verwendet und werden zur Verwendung für elektrisch leitfähige Spuren in Betracht gezogen.
Andere Materialien
Die Verwendung von Schokolade wurde als extravagantes Material für die Extrusion vorgeschlagen. Das könnte die Ausarbeitung komplexer Gebäckelemente wie Ostereier und andere ermöglichen.
Einschränkungen der Selbstreplikation
Obwohl es wahrscheinlich erscheint, dass RepRap in naher Zukunft in der Lage sein wird, einen Großteil seiner mechanischen Komponenten mit relativ geringen Ressourcen autonom zu konstruieren, würde es immer noch eine externe Versorgung mit mehreren derzeit nicht replizierbaren Komponenten wie Sensoren, Schrittmotoren oder Mikrocontrollern erfordern . Ein bestimmter Prozentsatz solcher Geräte muss unabhängig vom RepRap-Selbstreplikationsprozess hergestellt werden. Das Ziel ist jedoch, sich asymptotisch einer 100%igen Replikation über eine Reihe evolutionärer Generationen anzunähern.
Beispielsweise hat das RepRap-Team seit Beginn des Projekts eine Vielzahl von Ansätzen untersucht, um elektrisch leitfähige Medien in das Produkt zu integrieren. Der Erfolg dieser Initiative sollte die Tür für die Aufnahme von Verbindungskabeln , Leiterplatten und möglicherweise sogar Motoren in RepRapped-Produkten öffnen . [ 15 ] Variationen in der Art der extrudierten, elektrisch leitfähigen Medien konnten elektrische Komponenten mit anderen Funktionen als reine Leiterbahnen erzeugen, ähnlich wie in John Sargroves Sprühschaltungsverfahren der 1940er Jahre (auch bekannt als Electronic Circuit Making ). Ausrüstung oder ECME).
Projektmitglieder
- Sebastian Bailard in Ontario.
- Dr. Adrian Bowyer , Dozent an der Fakultät für Maschinenbau der University of Bath . [ 3 ]
- Michael S. Hart , Schöpfer des Projekts Gutenberg , in Illinois.
- Dr. Forrest Higgs, Brosis Innovations, Inc. in Kalifornien.
- Rhys Jones, Postgraduierter in der Fakultät für Maschinenbau an der Universität Bath.
- James Low, Student an der Fakultät für Maschinenbau an der University of Bath.
- Simon McAuliffe in Neuseeland.
- Vik Oliver, Diamond Age Solutions, Ltd. in Neuseeland. [ 16 ]
- Ed Sells, Postgraduierter in der Fakultät für Maschinenbau an der University of Bath.
- Zach Smith, in den Vereinigten Staaten.
Muster
- Reece Arnott
- Das Innovative Manufacturing Research Center der Bath University [ 17 ]
- Der Forschungsrat für Ingenieurwissenschaften und Physikalische Wissenschaften [ 18 ]
- Die Fluorocarbon Co. Ltd. [ 19 ]
- Michael Ingram
- Lukas Kaiser
- Die Nuffield-Stiftung
- Karl Witt
Siehe auch
- 3d Drucken
- CNC-Kuchen
- Desktop-Fertigung
- störende Technologie
- fabelhaftes Labor
- fabelhaft
- Johann von Neumann
- MakerBot Industries
- Offene Gestaltung
- Rapid-Prototyping
- Roboter
- selbstreplizierend
- Von-Neumann-Maschine -->
Betriebsfähige Drucker
Das RepRap-Projekt begann mit drei Funktionsmodellen von 3D-Druckern, die nach bedeutenden Wissenschaftlern benannt wurden, die sich dem Studium der Biologie und der Evolution der Arten widmeten: Darwin , Mendel und Wallace .
Aus diesen wurden immer mehr Modelle geboren, bis man durchschnittlich 50 Drucker hatte. Einige der relevantesten sind:
Referenzen
- ^ "Einführung in Reprap" . ReprapDocs . Archiviert vom Original am 29. November 2015 . Abgerufen am 15. Februar 2007 .
- ↑ "RepRap" . Entstehung . Archiviert vom Original am 29. November 2015 . Abgerufen am 17. Februar 2007 .
- ^ a b „Adrian Bowyer“ . Universität Bath. Archiviert vom Original am 29. November 2015 . Abgerufen am 4. Juni 2006 .
- ^ "ZPrinter 310 Plus" . ZCorporation . Abgerufen am 19. Dezember 2012 . "USA UVP - 19.900 $".
- ^ "Mechanische Erzeugung § SEEDMAGAZINE.COM" .
- ^ "ItemsMade < Main < Reprap" . Archiviert vom Original am 29. November 2015.
- ^ "Erste umgebaute Schaltung" . Rep-Rap-Blog .
- ↑ "Mendel hochgeladen!" . Rep-Rap-Blog .
- ↑ „Web-Startseite“ . RepRap-Startseite . Archiviert vom Original am 7. Januar 2010 . Abgerufen am 16. Januar 2010 .
- ^ "Der thermoplastische Extruderkopf für RepRap, Version 2" . ReprapDocs . Archiviert vom Original am 20. Mai 2007 . Abgerufen am 23. April 2007 .
- ^ "Rep Rapped Extruderteile" . TheRepRap-Blog . Abgerufen am 9. Februar 2007 .
- ^ "Tommelise" . Das Clanking Replicator Project . Abgerufen am 3. Februar 2007 .
- ↑ Oliver, Vik (27. April 2005). "Aufbau von Rapid Prototyping Testbeds mit Meccano" (PDF) . Archiviert vom Original am 18. Oktober 2006 . Abgerufen am 4. Juni 2006 .
- ^ "Elektriker in Sunnyvale" . Abgerufen am 29. September 2020 .
- ^ "Materialwissenschaft" . ReprapDocs . Archiviert vom Original am 2. Mai 2007 . Abgerufen am 15. Februar 2007 .
- ^ "Diamond Age-Lösungen" . Abgerufen am 4. Juni 2006 .
- ^ "Das Forschungszentrum für innovative Fertigungstechnik, Universität Bath" . Archiviert vom Original am 30. Mai 2006 . Abgerufen am 4. Juni 2006 .
- ^ "EPSRC-Website" . Abgerufen am 4. Juni 2006 .
- ^ "Fluorkohlenstoff Co. Ltd." . Abgerufen am 4. Juni 2006 .
Externe Links
- Offizielle RepRap-Website
- RepRap-Projekt auf Twitter
- (auf Englisch) Interviews zum zehnjährigen Jubiläum von RepRap auf 3dprintingindustry.com
- (auf Englisch) Forum für 3D-Druck
