close

Reprezentacyjny projekt rapowy

Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Image
RepRap wersja 1.0 (Darwin)
Image
RepRap wersja 2.0 (Mendel)
Film o „Mendelu”

Projekt Reprap to projekt mający na celu stworzenie samoreplikującej się maszyny , która może być wykorzystywana do szybkiego prototypowania i produkcji . Maszyna do szybkiego prototypowania to drukarka 3D zdolna do wytwarzania trójwymiarowych obiektów na podstawie modelu komputerowego .

Autor projektu opisuje samoreplikację jako zdolność do wytworzenia niezbędnych komponentów do zbudowania własnej kopii , co jest jednym z celów projektu. Samoreplikacja odróżnia projekt RepRap od podobnych, takich jak tzw. Fab@home .

Ze względu na potencjał autoreplikacji maszyn , twórca przewiduje możliwość dystrybucji maszyn RepRap wśród osób i społeczności, pozwalając im na tworzenie (lub pobieranie z Internetu ) złożonych produktów i obiektów bez konieczności posiadania drogich maszyn przemysłowych . Dodatkowo RepRap wykazuje ogromną ewolucję i wzrost. To dało RepRapowi potencjał, by stać się przełomową technologią , podobną do innych, które przewidywały tanie technologie produkcyjne .

Intencje

Głównym celem projektu RepRap jest stworzenie autentycznego, samoreplikującego się urządzenia nie dla samego projektu, ale przekazanie go w ręce osób na całym świecie przy minimalnych nakładach kapitałowych. Umożliwiłoby to rozwój systemu fabryki komputerów stacjonarnych , który umożliwiłby każdemu wytwarzanie przedmiotów do codziennego życia.

Samoreplikujący się charakter RepRap może ułatwić rozprzestrzenianie się drukarki, a także wywołać rewolucję w projektowaniu i wytwarzaniu produktów, od komercyjnej produkcji zastrzeżonych przedmiotów po osobistą skalę, w oparciu o otwarte licencje. Otwarcie możliwości projektowania i wytwarzania produktów dla każdego powinno znacznie skrócić cykl pracy nad ulepszaniem produktów i wspierać większą różnorodność nisz produktowych niż obecne możliwości produkcyjne fabryk. [ 1 ]

Z teoretycznego punktu widzenia projekt próbuje przetestować następującą hipotezę :

Technologie szybkiego prototypowania i bezpośredniego pisania są wystarczająco wszechstronne, aby można je było wykorzystać w tworzeniu uniwersalnego konstruktora . [ 2 ]

Tło

Image
Pierwsza część wykonana przez maszynę RepRap dla innej maszyny RepRap, wykonana przez prototyp Zaphod , Vik Olliver (13.09.2006).

Dr Adrian Bowyer , profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie w Bath w Wielkiej Brytanii , był założycielem i wynalazcą RepRap oraz liderem zespołu projektowego. [ 3 ] Projekt wykorzystuje technikę wytwarzania przyrostowego i jest objęty licencją GNU General Public License , licencją wolnego oprogramowania , która pozwala innym badaczom pracować nad tym samym pomysłem i go ulepszać.

We wrześniu 2009 r. tanie prototypy komercyjne kosztowały około 20 000 USD (od Z Corporation [ 4 ] ), nie wliczając cen materiałów i utwardzaczy, które kosztowały nieco ponad 1500 USD. Prototypy wykonane na tanich maszynach komercyjnych kosztują około dwóch dolarów za centymetr sześcienny. Projekt RepRap ma na celu radykalne obniżenie kosztów maszyn do prototypowania 3D za pomocą bezpłatnego i otwartego oprogramowania oraz obniżenie ceny produkcji obiektów do kosztów prawie 0,02 USD za centymetr sześcienny.

Oś czasu

Image
Wszystkie plastikowe części maszyny po prawej stronie (córka) zostały wyprodukowane przez maszynę po lewej stronie (matka). Na zdjęciu Adrian Bowyer (po lewej) i Vik Olliver (po prawej), członkowie projektu RepRap. (2008).
Image
Wersja 2 'Mendel' przedstawiająca nowo wydrukowany obiekt; z boku znajduje się model obiektu na ekranie komputera.
  • 23 marca 2005: Początek bloga RepRap .
  • 13 września 2006: RepRap Prototype 0.2 z powodzeniem drukuje pierwszą część, która później zastąpi identyczną, stworzoną przez komercyjną drukarkę 3D.
  • 9 lutego 2008: RepRap 1.0 „Darwin” z powodzeniem wydrukował przynajmniej próbkę prawie połowy swoich prototypowych części.
  • 14 kwietnia 2008: Prawdopodobnie pierwszy obiekt użytkownika końcowego wykonany przez RepRap: zacisk, który bezpiecznie utrzymuje iPoda na desce rozdzielczej Forda Fiesty .
  • Maj 2008: Wiele innych przydatnych przedmiotów zostało stworzonych przez różnych RepRap pierwszej generacji, w tym wieszak na płaszcze, parę sandałów, klamkę i packę na muchy.
  • 29 maja 2008: W ciągu kilku minut od zgromadzenia pierwszy „syn” tworzy pierwszą część „wnuczka” na Uniwersytecie w Bath w Wielkiej Brytanii.
  • Na dzień 23 września 2008 r. wyprodukowano co najmniej 100 egzemplarzy w różnych krajach. Dokładna liczba RepRap w obiegu na ten dzień nie jest znana. [ 5 ]
  • 30 listopada 2008 r. Pierwsza replikacja poza laboratorium. Replika ukończona przez Wade'a Bortza, pierwszego użytkownika spoza zespołu programistów, który wyprodukował kompletną kolekcję części dla kogoś innego. [ 6 ] Sprzedaż została zrealizowana osobiście po spotkaniu w Internecie.
  • 20 kwietnia 2009: Ogłoszenie pierwszej elektronicznej płytki drukowanej produkowanej automatycznie z RepRap. Wykorzystanie zautomatyzowanego systemu sterowania i systemu wymiennej głowicy drukującej do zgrzewarki tworzyw sztucznych i przewodzącej. Część jest następnie integrowana z RepRapem, który ją stworzył. [ 7 ]
  • 2 października 2009: Druga generacja, nazwana „Mendel”, drukuje swoje pierwsze części. Postać Mendla bardziej przypomina trójkątny graniastosłup niż sześcian.
  • 13 października 2009: Ukończono wersję 2.0 programu RepRap, zwaną „Mendel”, [ 8 ] , która została udostępniona publicznie od początku 2010 r . [ 9 ]

Obecny stan

Krótkie nakłady wymagają około 1 km 3 mm filamentu polikaprolaktonowego , odpowiedniego do użycia w wytłaczarkach Mk II używanych w wielu prototypach operacyjnych i prawie operacyjnych, które zostały wyprodukowane w ramach projektu. Dzięki 1 km filamentu polikaprolaktonowego projekt był w stanie wyprodukować większe obiekty, a także przetestować systemy kandydujące w ciągu godzin zamiast dni, jak w przypadku filamentu produkowanego ręcznie.

Prototyp Zaphod Vika Ollivera replikował zestaw części do wytłaczarki Mk II. Vik zmontował części w działającą wersję Mk II i z powodzeniem wykorzystał ją jako drugą wytłaczarkę w Zaphod. Zastosowanie polikaprolaktonu w zestawie zamiast ABS wymagało kilku drobnych zmian po zmontowaniu w funkcjonalny Mk II.

Replikacja została pomyślnie zakończona, w pełni odtwarzając plastikowe części RepRap, a także samoreplikację wykonaną z części zakupionych online. Podstawowy cel projektu w ogólnym zarysie został pomyślnie zrealizowany, jedyne co pozostało do rozwiązania to zwiększenie liczby powtarzalnych części i jakości rodzaju obiektów, które można wyprodukować.

W 2011 roku narodziła się grupa znana jako „Clone Wars”. Ta grupa należy do społeczności RepRap, która stara się udokumentować w języku hiszpańskim wszystko, co jest niezbędne do zbudowania własnej drukarki 3D.

Rozwój maszyn

Image
Wytłaczarka do tworzyw termoplastycznych Mk II (stworzona przez dr Adriana Bowyera). A) Silnik ciągły B) Pokrywa żarnika napędów przekładni ślimakowej C) Grzałka D) Płyta sterownika silnika.

Chociaż projekt RepRap został formalnie uruchomiony w marcu 2005 r., tempo rozwoju przyspieszyło po opracowaniu przez dr Bowyera wytłaczarki polimerowej Mk II w listopadzie 2005 r. [ 10 ] Wytłaczarka Mk II stanowi duży przełom, ponieważ może pracować w temperaturze otoczenia środowiska, a nie w zamkniętym pudełku ogrzanym do temperatury bliskiej temperaturze topnienia, w której wytłaczany jest polimer. To znacznie obniża koszty produkcji systemu i sprawia, że ​​użyte w nich materiały są znacznie mniej krytyczne.

RepStraps

Maszyny znane jako RepStraps są producentami zbudowanymi na etapie poprzedzającym produkcję pełnego RepRap. Maszyny te są budowane z części, które są dostępne dla konstruktora, a następnie uzyskują możliwość produkcji części wytłaczanych.

Kompletne prototypy RepRap

Oryginalnie zmontowany w lutym 2006 r., 10 maja 2006 r. pierwszy kompletny prototyp replikatora, RepRap 0.1 , zaprojektowany przez Vika Ollivera w Nowej Zelandii, wkrótce zaczął wytłaczać kształty. W połowie lipca obiekty o głębokości do 15 warstw i średnicy 50 mm zostały wytłoczone przez Da Witch, prototyp Vika Ollivera RepRap.

Polimerowe elementy systemu pozycjonowania 3D i głowicy wytłaczającej zostały stworzone przy użyciu komercyjnej maszyny do wytwarzania przyrostowego. System został poddany obszernym ćwiczeniom testowym przez Vika Ollivera i Simona McAuliffe'a w celu zintegrowania oprogramowania, oprogramowania układowego i komponentów sprzętowych.

Od września 2006 Da Witch został przebudowany, aby był przenośny, i dodano drugą głowicę wytłaczającą. RepRap 0.2 został nazwany Zaphod . Vik Olliver wygłosił na ten temat wykład i zademonstrował program badawczy Zaphod i RepRap w Wiedniu , Austria na konferencji sztuki cyfrowej Paraflows 2006 [1] , która odbyła się tam w dniach 9-16 września 2006 r. Tam pokazano, jak prototyp RepRap Zahod stworzył kompletny zestaw części potrzebnych do wykonania własnej wytłaczarki. [ 11 ]

Inne prototypy

Inne prototypy na różnych etapach rozwoju są obecnie budowane przez Sells i Bellmore.

Do tej pory praktycznie wszystkie prototypy RepRap były samoreplikujące się ( repstrapped ). Prototyp Vika Ollivera, który był zaangażowany w RepRap 0.2, rozpoczął się głównie jako montaż części Meccano i dał wgląd w różnorodność materiałów, które mogą być użyte w samoreplikującym, samopodtrzymującym się prototypie bootstrap, na przykład Tommelise [ 12 ] jest prawie w całości zbudowana z drewna topoli frezowanego na: topolę . [ 13 ]

Materiały wybrane do budowy są odzwierciedleniem możliwości każdej lokalnej grupy i zdolności konstrukcyjnej, jaką każdy członek grupy indywidualnie wnosi do projektu.

Rozwój oprogramowania

Image
Prototyp RepRap 0.1 (zaprojektowany przez Vika Ollivera).

RepRap został zaprojektowany jako kompleksowy i samowystarczalny system replikacji, a nie prosta maszyna sprzętowa . Obecnie system zawiera program CAD w postaci systemu do modelowania 3D, CAM Computer Aided Modeling oraz sterowniki do urządzenia, co pozwala na pozyskiwanie fizycznych części z projektów przesłanych do maszyny RepRap.

Zespół RepRap używał na razie oprogramowania do modelowania 3D Art of Illusion (AoI) jako systemu modelowania używanego w systemie RepRap. AoI doskonale nadaje się do tej roli ze względu na jego zdolność do skutecznego modelowania obiektów trójwymiarowych oraz dlatego, że jest napisany w popularnym, wieloplatformowym języku Java . Podstawowa platforma modelowania dla AoI została dostosowana do potrzeb silnika RepRap poprzez skrypty.

Prace nad systemem Automated Modeling są również w zaawansowanym stadium rozwoju. Ta praca jest wykonywana przez Simona McAuliffe'a i Adriana Bowyera i jest testowana w ramach systemów RepRap.

Materiały

Image
RepRap 0.1 budowanie obiektu

RepRap posiada kilka wytłaczarek, które mogą wykorzystywać różne materiały do ​​produkcji części.

Potencjalne materiały konstrukcyjne

  • Polimer termoplastyczny — na czym się obecnie koncentrujemy. Jest to zwykle używane do tworzenia struktury. Kwas polimlekowy został z powodzeniem wdrożony przez co najmniej dwóch badaczy projektu i prawdopodobnie stanie się oficjalnym polimerem z wyboru. Do jego pozytywnych właściwości inżynieryjnych należy półprzezroczysty kolor, minimalne wypaczenia podczas chłodzenia i wysoka wytrzymałość. Ponadto w przeciwieństwie do większości termoplastów nie jest produktem ropopochodnym, a zatem teoretycznie można go wytwarzać z biomasy odpadowej. Jest to również polimer biodegradowalny, jednak proces ten zachodzi w znacznym stopniu tylko wtedy, gdy tworzywo termoplastyczne jest wystawione na długotrwałe działanie temperatury powyżej 70 °C, więc nie stanowi to bariery dla jego wykorzystania w drukowanych przedmiotach.
  • Zaczyny ceramiczne — do tworzenia bardzo twardej i mocnej struktury ceramicznej. Obecnie w tej roli rozważany jest azotek krzemu , chociaż rozważa się kilka podobnych materiałów ogniotrwałych. [ 14 ]

Potencjalne materiały konstrukcji nośnej obejmują

  • Mieszanki gipsowo-celulozowe – można zmyć z gotowego produktu letnią wodą.
  • Cukier puder — można zmyć z gotowego produktu letnią wodą.
  • Mieszanki polikaprolaktonu/marmuru — można je oderwać od gotowego produktu.

Materiały elastyczne

Zaproponowano polimer silikonowy do uszczelek, uszczelnień i części elastycznych.

Materiały elektroprzewodzące

  • Metal Wood's ( Metal de Wood ) lub metal Field's ( Metal de Field ), stopy o niskiej temperaturze topnienia (niższe niż tworzywa sztuczne) w celu włączenia obwodów elektrycznych do części podczas ich formowania.
  • Polimery wypełnione srebrem — są powszechnie stosowane do napraw płytek drukowanych i rozważa się ich zastosowanie w śladach przewodzących prąd elektryczny.

Inne materiały

Zaproponowano zastosowanie czekolady jako ekstrawaganckiego materiału do wytłaczania. Mogłoby to pozwolić na opracowanie złożonych elementów cukierniczych, takich jak pisanki i inne.

Ograniczenia samoreplikacji

Chociaż wydaje się prawdopodobne, że RepRap będzie w stanie w niedalekiej przyszłości samodzielnie skonstruować większość swoich komponentów mechanicznych przy użyciu dość niskopoziomowych zasobów, nadal będzie wymagało zewnętrznego zasilania kilku obecnie niepodlegających replikacji komponentów, takich jak czujniki, silniki krokowe lub mikrokontrolery . Pewien procent takich urządzeń będzie musiał być wyprodukowany niezależnie od procesu samoreplikacji RepRap. Celem jest jednak asymptotyczne podejście do 100% replikacji w serii pokoleń ewolucyjnych.

Jako jeden z przykładów, od początku projektu zespół RepRap badał różne podejścia do integracji mediów przewodzących prąd elektryczny z produktem. Sukces tej inicjatywy powinien otworzyć drzwi do włączenia okablowania , płytek drukowanych, a być może nawet silników do produktów RepRapped. [ 15 ] Różnice w naturze wytłaczanych, przewodzących elektrycznie mediów mogą wytwarzać komponenty elektryczne o innych funkcjach niż czyste ślady przewodzące, podobnie jak w procesie spryskiwania obwodu Johna Sargrove'a w latach 40. (znanym również jako wytwarzanie obwodów elektronicznych sprzęt lub ECME).

Członkowie projektu

Image
Repstrap Meccano prototypu RepRap 0.1 (stworzony przez Vika Ollivera).
  • Sebastiana Bailarda w Ontario.
  • Dr Adrian Bowyer , starszy wykładowca na Wydziale Mechanicznym Uniwersytetu w Bath . [ 3 ]
  • Michael S. Hart , twórca Projektu Gutenberg w Illinois.
  • Dr Forrest Higgs, Brosis Innovations, Inc. w Kalifornii.
  • Rhys Jones, absolwent studiów podyplomowych na Wydziale Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu w Bath.
  • James Low, absolwent Wydziału Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu w Bath.
  • Simon McAuliffe w Nowej Zelandii.
  • Vik Oliver, Diamond Age Solutions, Ltd. w Nowej Zelandii. [ 16 ]
  • Ed Sells, absolwent Wydziału Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu w Bath.
  • Zach Smith w Stanach Zjednoczonych.

Wzory

  • Reece Arnott
  • Ośrodek Badań Innowacyjnej Produkcji Uniwersytetu Bath [ 17 ]
  • Rada ds. Badań Inżynierii i Nauk Fizycznych [ 18 ]
  • The Fluorocarbon Co. Ltd. [ 19 ]
  • Michael Ingram
  • Łukasz Kaiser
  • Fundacja Nuffield
  • Carl Witt

Zobacz także

  • drukowanie 3d
  • ciastko cnc
  • produkcja komputerów stacjonarnych
  • przełomowa technologia
  • wspaniałe laboratorium
  • fabrykant
  • Jana von Neumana
  • Branże MakerBot
  • Otwórz projekt
  • szybkie prototypowanie
  • Robot
  • samoreplikujący
  • Maszyna von Neumanna -->

Drukarki operacyjne

Projekt RepRap rozpoczął się od trzech funkcjonalnych modeli drukarek 3D, którym nadano nazwiska ważnych naukowców zajmujących się badaniem biologii i ewolucją gatunków: Darwina , Mendla i Wallace'a .

Z tych narodziło się coraz więcej modeli, aż do posiadania średnio 50 drukarek. Niektóre z najistotniejszych to:

Referencje

  1. ^ „Wprowadzenie do Reprap” . ReprapDocs . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 29 listopada 2015 r . Źródło 15 lutego 2007 . 
  2. ↑ "RepRap" . Geneza . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 29 listopada 2015 r . Pobrano 17 lutego 2007 . 
  3. ^ a b „Adrian Bowyer” . Uniwersytet w Bath. Zarchiwizowane z oryginału w dniu 29 listopada 2015 r . Pobrano 4 czerwca 2006 . 
  4. ^ "ZPrinter 310 Plus" . ZKorporacja . Źródło 19 grudnia 2012 . „Sugerowana cena producenta – 19 900 USD”. 
  5. ^ „Generacja mechaniczna § SEEDMAGAZINE.COM” . 
  6. ^ "Przedmioty Wykonane < Główne < Reprap" . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 29 listopada 2015 r. 
  7. ^ „Pierwszy ponownie dopasowywany obwód” . Reprezentacyjny blog rapowy . 
  8. ↑ „Mendel wgrany!” . Reprezentacyjny blog rapowy . 
  9. ↑ „Strona główna internetowa” . Strona główna RepRap . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 7 stycznia 2010 . Źródło 16 stycznia 2010 . 
  10. ^ "Termoplastyczna głowica wytłaczarki do RepRap, wersja 2" . ReprapDocs . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 20 maja 2007 roku . Źródło 23 kwietnia 2007 . 
  11. ^ "Rep Rapped części wytłaczarki" . Blog TheRepRap . Pobrano 9 lutego 2007 . 
  12. ^ "Tommelise" . Projekt Brzęczącego Replikatora . Pobrano 3 lutego 2007 . 
  13. ↑ Olliver, Vik (27 kwietnia 2005). „Budowa stanowisk do szybkiego prototypowania przy użyciu Meccano” (PDF) . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 18 października 2006 . Pobrano 4 czerwca 2006 . 
  14. ^ „Elektrycy Sunnyvale” . Źródło 29 września 2020 . 
  15. ^ „Nauka o materiałach” . ReprapDocs . Zarchiwizowane z oryginału w dniu 2 maja 2007 . Źródło 15 lutego 2007 . 
  16. ^ „Rozwiązania Diamond Age” . Pobrano 4 czerwca 2006 . 
  17. ^ "Inżynieryjne Centrum Badań nad Produkcją Innowacyjną, Uniwersytet w Bath" . Zarchiwizowane z oryginału 30 maja 2006 . Pobrano 4 czerwca 2006 . 
  18. ^ „Strona internetowa EPSRC” . Pobrano 4 czerwca 2006 . 
  19. ^ „Fluorocarbon Co. Ltd.” . Pobrano 4 czerwca 2006 . 

Linki zewnętrzne

Pobrane z « https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proyecto_RepRap&oldid=144203242 »