تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ

سلیکٹیو لیزر سنٹرنگ (SLS) کا استعمال کرتے ہوئے ایک تیز پروٹو ٹائپنگ مشین

3D ماڈل سلائسنگ
ریپڈ پروٹو ٹائپنگ تکنیکوں کا ایک گروپ ہے جو تھری ڈائمینشنل کمپیوٹر ایڈیڈ ڈیزائن (CAD) ڈیٹا کا استعمال کرتے ہوئے کسی جسمانی حصے یا اسمبلی کے پیمانے کے ماڈل کو تیزی سے بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔حصے یا اسمبلی کی تعمیر عام طور پر تھری ڈی پرنٹنگ یا "ایڈیٹیو لیئر مینوفیکچرنگ" ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔

تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ کے پہلے طریقے 1980 کی دہائی کے وسط میں دستیاب ہوئے اور ماڈلز اور پروٹوٹائپ پارٹس تیار کرنے کے لیے استعمال کیے گئے۔آج، وہ ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں اور نسبتاً کم تعداد میں پیداواری معیار کے پرزے تیار کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، اگر چاہیں تو عام ناموافق مختصر مدتی معاشیات کے بغیر۔اس معیشت نے آن لائن سروس بیورو کی حوصلہ افزائی کی ہے۔آر پی ٹکنالوجی کے تاریخی سروے کا آغاز 19ویں صدی کے مجسمہ سازوں کے ذریعہ استعمال کی جانے والی سمولکرا پروڈکشن تکنیک کے مباحث سے ہوتا ہے۔کچھ جدید مجسمہ ساز نمائشوں اور مختلف اشیاء کی تیاری کے لیے نسلی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہیں۔ڈیٹاسیٹ سے ڈیزائن دوبارہ تیار کرنے کی صلاحیت نے حقوق کے مسائل کو جنم دیا ہے، کیونکہ اب ایک جہتی امیجز سے حجمی اعداد و شمار کو انٹرپولیٹ کرنا ممکن ہے۔

جیسا کہ CNC تخفیف کے طریقوں کے ساتھ، کمپیوٹر کی مدد سے ڈیزائن - کمپیوٹر کی مدد سے مینوفیکچرنگ CAD -CAM ورک فلو روایتی تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ کے عمل میں جیومیٹرک ڈیٹا کی تخلیق کے ساتھ شروع ہوتا ہے، یا تو CAD ورک سٹیشن کا استعمال کرتے ہوئے 3D سالڈ کے طور پر، یا 2D سلائس کا استعمال کرتے ہوئے سکیننگ آلہ.تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ کے لیے یہ ڈیٹا ایک درست جیومیٹرک ماڈل کی نمائندگی کرتا ہے۔یعنی جس کی باؤنڈری سطحیں ایک محدود حجم کو گھیرے ہوئے ہوں، اس میں کوئی سوراخ نہ ہو جو اندرونی حصے کو ظاہر کرتا ہو، اور اپنے آپ کو پیچھے نہ کرتا ہو۔دوسرے الفاظ میں، آبجیکٹ کا ایک "اندر" ہونا ضروری ہے۔ماڈل درست ہے اگر 3D اسپیس میں ہر ایک پوائنٹ کے لیے کمپیوٹر منفرد طریقے سے تعین کر سکتا ہے کہ آیا وہ پوائنٹ ماڈل کی باؤنڈری سطح کے اندر، اس پر یا باہر ہے۔CAD پوسٹ پروسیسرز ایپلی کیشن وینڈرز کے داخلی CAD جیومیٹرک فارمز (مثلاً B-splines) کا تخمینہ ایک آسان ریاضیاتی شکل کے ساتھ کریں گے، جس کا اظہار ایک مخصوص ڈیٹا فارمیٹ میں ہوتا ہے جو کہ اضافی مینوفیکچرنگ میں ایک عام خصوصیت ہے: STL فائل فارمیٹ، ٹھوس جیومیٹرک ماڈلز کو SFF مشینوں میں منتقل کرنے کے لیے ایک حقیقی معیار۔

اصل SFF، تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ، 3D پرنٹنگ یا اضافی مینوفیکچرنگ میکانزم کو چلانے کے لیے ضروری موشن کنٹرول ٹریجیکٹرز حاصل کرنے کے لیے، تیار شدہ جیومیٹرک ماڈل کو عام طور پر تہوں میں کاٹا جاتا ہے، اور سلائسز کو لائنوں میں سکین کیا جاتا ہے (ایک "2D ڈرائنگ" تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ سی این سی کے ٹول پاتھ کی طرح ٹریجیکٹری)، تہہ در تہہ جسمانی تعمیر کے عمل کو ریورس میں نقل کرنا۔

1. درخواست کے علاقے
سافٹ ویئر انجینئرنگ میں عام طور پر ریپڈ پروٹو ٹائپنگ کا اطلاق نئے کاروباری ماڈلز اور ایپلیکیشن آرکیٹیکچرز جیسے ایرو اسپیس، آٹوموٹیو، فنانشل سروسز، پروڈکٹ ڈویلپمنٹ اور ہیلتھ کیئر کو آزمانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ایرو اسپیس ڈیزائن اور صنعتی ٹیمیں صنعت میں نئے AM طریقہ کار بنانے کے لیے پروٹو ٹائپنگ پر انحصار کرتی ہیں۔SLA کا استعمال کرتے ہوئے وہ چند دنوں میں تیزی سے اپنے پروجیکٹس کے متعدد ورژن بنا سکتے ہیں اور تیزی سے جانچ شروع کر سکتے ہیں۔ریپڈ پروٹو ٹائپنگ ڈیزائنرز/ڈیولپرز کو اس بات کا درست اندازہ فراہم کرنے کی اجازت دیتی ہے کہ پروٹوٹائپ میں بہت زیادہ وقت اور پیسہ لگانے سے پہلے تیار شدہ پروڈکٹ کیسے نکلے گی۔ریپڈ پروٹو ٹائپنگ کے لیے استعمال ہونے والی 3D پرنٹنگ صنعتی 3D پرنٹنگ کی اجازت دیتی ہے۔اس کے ساتھ، آپ کو اسپیئر پارٹس کے لیے بڑے پیمانے پر سانچے مل سکتے ہیں جو تھوڑے ہی عرصے میں تیزی سے باہر نکالے جا سکتے ہیں۔

2. تاریخ
1970 کی دہائی میں، بیل لیبز میں جوزف ہنری کونڈن اور دیگر نے یونکس سرکٹ ڈیزائن سسٹم (UCDS) تیار کیا، جس نے تحقیق اور ترقی کے مقاصد کے لیے سرکٹ بورڈز کو گھڑنے کے لیے ڈرائنگ کو دستی طور پر تبدیل کرنے کے محنت کش اور غلطی کے شکار کام کو خودکار بنایا۔

1980 کی دہائی تک، امریکی پالیسی سازوں اور صنعتی مینیجرز کو یہ نوٹ کرنے پر مجبور کیا گیا کہ مشین ٹول مینوفیکچرنگ کے شعبے میں امریکہ کا غلبہ ختم ہو گیا، جس کو مشین ٹول بحران کا نام دیا گیا۔متعدد منصوبوں نے روایتی CNC CAM علاقے میں ان رجحانات کا مقابلہ کرنے کی کوشش کی، جو امریکہ میں شروع ہو چکے تھے۔بعد میں جب ریپڈ پروٹوٹائپنگ سسٹمز کو کمرشلائز کرنے کے لیے لیبز سے باہر منتقل کیا گیا، تو یہ تسلیم کیا گیا کہ ترقی پہلے سے ہی بین الاقوامی تھی اور امریکی ریپڈ پروٹو ٹائپنگ کمپنیوں کے پاس لیڈ کو پھسلنے کا عیش نہیں ہوگا۔نیشنل سائنس فاؤنڈیشن نیشنل ایروناٹکس اینڈ اسپیس ایڈمنسٹریشن (NASA)، امریکی محکمہ توانائی، امریکی محکمہ تجارت NIST، امریکی محکمہ دفاع، ڈیفنس ایڈوانسڈ ریسرچ پروجیکٹس ایجنسی (DARPA)، اور دفتر کے لیے ایک چھتری تھی۔ نیول ریسرچ نے اسٹریٹجک منصوبہ سازوں کو ان کے مباحثوں میں آگاہ کرنے کے لیے مطالعات کو مربوط کیا۔ایسی ہی ایک رپورٹ 1997 ریپڈ پروٹو ٹائپنگ ان یورپ اور جاپان پینل کی رپورٹ تھی جس میں ڈی ٹی ایم کارپوریشن کے بانی جوزف جے بیمن ایک تاریخی تناظر پیش کرتے ہیں:

تیز رفتار پروٹو ٹائپنگ ٹکنالوجی کی جڑیں ٹپوگرافی اور فوٹو اسکلپچر کے طریقوں سے معلوم کی جاسکتی ہیں۔ٹوپوگرافی کے اندر بلینتھر (1892) نے اٹھائے ہوئے ریلیف پیپر ٹپوگرافیکل نقشوں کے لیے مولڈ بنانے کے لیے ایک تہہ دار طریقہ تجویز کیا۔متسوبشی کے ماتسوبارا (1974) نے تصویر کو سخت کرنے والی فوٹو پولیمر رال کے ساتھ ٹپوگرافیکل عمل کی تجویز پیش کی تاکہ کاسٹنگ مولڈ بنانے کے لیے پتلی پرتیں بنائی جائیں۔PHOTOSCULPTURE 19ویں صدی کی ایک تکنیک تھی جس میں اشیاء کی بالکل سہ جہتی نقلیں بنائی جاتی تھیں۔سب سے مشہور فرانکوئس ولیم (1860) نے ایک سرکلر صف میں 24 کیمرے رکھے اور ایک ساتھ کسی چیز کی تصویر کشی کی۔اس کے بعد ہر تصویر کے سلائیٹ کو نقل تراشنے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔موریوکا (1935، 1944) نے ایک ہائبرڈ تصویری مجسمہ اور ٹپوگرافک عمل تیار کیا جس میں ساختی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے تصویری طور پر کسی شے کی کونٹور لائنیں بنائی گئیں۔اس کے بعد لائنوں کو چادروں میں تیار کیا جاسکتا ہے اور کاٹ کر اسٹیک کیا جاسکتا ہے ، یا نقش و نگار کے لئے اسٹاک میٹریل پر پیش کیا جاسکتا ہے۔منز (1956) عمل نے کسی چیز کی سہ جہتی تصویر کو منتخب طور پر بے نقاب کر کے، تہہ در تہہ، ایک لوئرنگ پسٹن پر فوٹو ایملشن کو دوبارہ تیار کیا۔ٹھیک کرنے کے بعد، ایک ٹھوس شفاف سلنڈر میں شے کی تصویر ہوتی ہے۔

- جوزف جے بیمن
"ریپڈ پروٹو ٹائپنگ کی ابتداء - RP مسلسل بڑھتی ہوئی CAD صنعت سے نکلتا ہے، خاص طور پر، CAD کے ٹھوس ماڈلنگ سائیڈ۔1980 کی دہائی کے آخر میں ٹھوس ماڈلنگ متعارف ہونے سے پہلے، تار کے فریموں اور سطحوں کے ساتھ تین جہتی ماڈل بنائے گئے تھے۔لیکن اس وقت تک نہیں جب تک کہ حقیقی ٹھوس ماڈلنگ کی ترقی جدید عمل جیسے کہ RP تیار نہ ہو سکے۔چارلس ہل، جس نے 1986 میں 3D سسٹمز تلاش کرنے میں مدد کی، پہلا RP عمل تیار کیا۔یہ عمل، جسے سٹیریو لیتھوگرافی کہا جاتا ہے، کم طاقت والے لیزر کے ساتھ مخصوص الٹرا وائلٹ روشنی سے حساس مائع رال کی پتلی لگاتار تہوں کو ٹھیک کرکے اشیاء بناتا ہے۔RP کے متعارف ہونے سے، CAD کے ٹھوس ماڈلز اچانک زندہ ہو سکتے ہیں۔"

سالڈ فریفارم فیبریکیشن کہلانے والی ٹکنالوجیوں کو آج ہم تیزی سے پروٹو ٹائپنگ، تھری ڈی پرنٹنگ یا اضافی مینوفیکچرنگ کے طور پر پہچانتے ہیں: سوینسن (1977)، شورزیل (1984) نے دو کمپیوٹر کنٹرولڈ لیزر بیموں کے چوراہے پر فوٹو حساس پولیمر کے پولیمرائزیشن پر کام کیا۔Ciraud (1972) نے sintered سطح کی کلڈنگ کے لیے الیکٹران بیم، لیزر یا پلازما کے ساتھ مقناطیسی یا الیکٹرو سٹیٹک جمع سمجھا۔یہ سب تجویز کیے گئے تھے لیکن یہ معلوم نہیں ہے کہ کیا کام کرنے والی مشینیں بنائی گئی تھیں۔ناگویا میونسپل انڈسٹریل ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کے ہیڈیو کوڈاما نے فوٹو پولیمر ریپڈ پروٹو ٹائپنگ سسٹم (1981) کا استعمال کرتے ہوئے گھڑے ٹھوس ماڈل کا اکاؤنٹ شائع کرنے والا پہلا شخص تھا۔فیوزڈ ڈیپوزیشن ماڈلنگ (FDM) پر انحصار کرنے والا پہلا 3D ریپڈ پروٹو ٹائپنگ سسٹم اپریل 1992 میں Stratasys نے بنایا تھا لیکن 9 جون 1992 تک پیٹنٹ جاری نہیں ہوا۔ Sanders Prototype, Inc نے پہلا ڈیسک ٹاپ انکجیٹ 3D پرنٹر (3DP) متعارف کرایا۔ 4 اگست 1992 (Helinski) سے ایجاد، 1993 کے آخر میں Modelmaker 6Pro اور پھر بڑے صنعتی 3D پرنٹر، Modelmaker 2، 1997 میں۔ Z-Corp نے MIT 3DP پاؤڈر بائنڈنگ برائے ڈائریکٹ شیل کاسٹنگ (DSP) کا استعمال کرتے ہوئے 1993 میں متعارف کرایا۔ 1995 میں مارکیٹ۔ اس ابتدائی تاریخ میں بھی ٹیکنالوجی کو مینوفیکچرنگ پریکٹس میں ایک جگہ کے طور پر دیکھا گیا۔ایک کم ریزولیوشن، کم طاقت کی پیداوار کی ڈیزائن کی تصدیق، مولڈ بنانے، پروڈکشن جیگس اور دیگر شعبوں میں قدر تھی۔آؤٹ پٹ مسلسل اعلی تصریح کے استعمال کی طرف بڑھے ہیں۔Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) کا آغاز ایک Rapid Prototyping 3D پرنٹنگ کارخانہ دار کے طور پر Modelmaker 6Pro کے ساتھ کیا گیا ہے تاکہ CAD ماڈلز کی قربانی کے تھرموپلاس ٹک پیٹرن بنانے کے لیے ڈراپ آن ڈیمانڈ (DOD) انکجیٹ سنگل نوزل ​​ٹیکنالوجی استعمال کی جائے۔

رفتار اور بڑے پیمانے پر پیداواری ایپلی کیشنز سے نمٹنے کی صلاحیت کو بہتر بنانے کے لیے جدت طرازی کی مسلسل کوشش کی جا رہی ہے۔ایک ڈرامائی ترقی جسے RP متعلقہ CNC علاقوں کے ساتھ شیئر کرتا ہے وہ اعلیٰ سطحی ایپلی کیشنز کی فری ویئر اوپن سورسنگ ہے جو ایک مکمل CAD-CAM ٹول چین تشکیل دیتی ہے۔اس نے کم ریزولیشن ڈیوائس مینوفیکچررز کی کمیونٹی بنائی ہے۔شوق رکھنے والوں نے یہاں تک کہ لیزر سے متاثر ہونے والے ڈیوائسز کے ڈیزائنوں کو بھی زیادہ مانگ لیا ہے۔

1993 میں شائع ہونے والی آر پی پروسیسز یا فیبریکیشن ٹیکنالوجیز کی ابتدائی فہرست مارشل برنز نے لکھی تھی اور ہر عمل کی بہت اچھی طرح وضاحت کی تھی۔اس میں کچھ ٹیکنالوجیز کے نام بھی ہیں جو نیچے دیے گئے ناموں کے پیش خیمہ تھے۔مثال کے طور پر: ویژول امپیکٹ کارپوریشن نے صرف موم جمع کرنے کے لیے ایک پروٹو ٹائپ پرنٹر تیار کیا اور پھر اس کے بجائے سینڈرز پروٹوٹائپ، انکارپوریشن کو پیٹنٹ کا لائسنس دیا۔بی پی ایم نے وہی انک جیٹس اور مواد استعمال کیا۔