Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ)

Кафедра КЭОП

Доклад на тему:

«Методы быстрого лазерного прототипирования и их использование в микроэлектронике при макетировании вновь создаваемых электронных устройств и систем»

Выполнил:

Берсенёв А.А.

Санкт-Петербург

2012

Оглавление

Введение 3

Методы 5

Стереолитография 6

Селективное лазерное спекание 8

Ламинирование 9

Преимущества и недостатки 10

Изготовление электронной техники 11

Характеристики 12

Перспективы 13

Литература 14

Введение

Rapid Prototyping - это активно развивающаяся в проектной и производственной индустрии новая технология. Она обеспечивает возможность получения физических моделей и деталей без их инструментального изготовления, путём преобразования данных, поступающих из CAD-систем в RP-систему. Инженер, после завершения работы на CAD-станции, может дать команду "печать" и после нескольких часов или дней (в зависимости от размера объекта) получить физическую модель спроектированного в цифровом виде изделия.

В настоящее время на рынке представлен ряд RP-систем, производящих модели с помощью различных технологий и из всевозможных материалов. Все имеющиеся системы для быстрого прототипирования работают по схожему - послойному принципу построения физической модели, который заключается в реализации трех этапов:

- считывание трёхмерной геометрической информации из CAD-систем в формате STL. Все CAD-системы твёрдотельного моделирования способны транслировать файлы в формате STL;

- разбиение трёхмерной цифровой модели на поперечные сечения (слои) с помощью специальной программы, поставляемой с оборудованием;

- построение сечений детали слой за слоем снизу вверх до тех пор, пока не будет получен физический прототип цифровой модели.

Применение:

Во-первых, для быстрого изготовления прототипов конструктору важно увидеть, как цифровая модель будет выглядеть в материале. Стоимость разработки сложного трехмерного объекта может значительно снизиться, если предложить инженерам вместо десятков чертежей посмотреть на реальную деталь.

Во-вторых, на физической модели можно проводить различные тесты еще до того, как будет готов окончательный вариант изделия. Прототипы позволяют выполнять такие тесты, которые на готовом изделии и не проведешь. Например, компания Porsche в процессе разработки трансмиссии автомобиля использовала прозрачную пластиковую модель для изучения особенностей циркуляции масла.

Использование рассматриваемой технологии не ограничивается только этапом получением прототипа будущего изделия. Следующая стадия - это быстрое производство. Уже сегодня RP-технологии позволяют изготовлять законченные изделия из различных материалов. Такая возможность является идеальным решением для малосерийного производства, поскольку применяемый техпроцесс позволяет сделать что угодно (в разумных пределах, конечно) за относительно небольшое время. С помощью технологий быстрого прототипирования можно изготовлять формы для промышленного литья. Для обладателей форм дальнейший производственный процесс не вызывает никаких трудностей. Правда, цены и доступность (равно как и выбор материалов) такого оборудования пока оставляют желать лучшего.

Методы

Примерно с начала 1980-х начали интенсивно развиваться технологии формирования трёхмерных объектов не путём удаления материала (точение, фрезерование, электроэрозионная обработка) или изменения формы заготовки (ковка, штамповка, прессовка), а путём постепенного наращивания (добавления) материала или изменения фазового состояния вещества в заданной области пространства. На данный момент значительного прогресса достигли технологии послойного формирования трёхмерных объектов по их компьютерным образам. Эти технологии известны под разными терминами, например, SFF (Solid Freeform Fabrication), FFFF (Fast Free Form Fabrication) или CARP (Computer Aided Rapid Prototyping), однако наибольшее распространение получили:

стереолитография (STL — stereolithography);

отверждение на твёрдом основании (SGC — Solid Ground Curing);

нанесение термопластов (FDM — Fused Deposition Modeling);

распыление термопластов (BPM — Ballistic Particle Manufacturing);

лазерное спекание порошков (SLS — Selective Laser Sintering);

моделирование при помощи склейки (LOM — Laminated Object Modeling);

технология многосопельного моделирования (MJM Multi Jet Modeling);

иммерсионные центры, или системы виртуальной реальности.

Все названные технологии предполагают наличие трёхмерной компьютерной модели детали. Большинство известных САПР обеспечивают экспорт моделей в стандартном для быстрого прототипирования формате STL.

Рассмотрим методы, касающиеся быстрого лазерного прототипирования.