Abstract

Rapid tooling (RT) refers to the rapid production of parts that function as a tool (primarily mold tools such as mold inserts) as opposed to being a prototype or a functional part. These tools are produced by different additive manufacturing (AM), also previously known as rapid prototyping (RP) processes such as stereolithography (SL), fused deposition modeling (FDM), selective laser sintering/melting (SLS/SLM), 3D printing (3DP), and electron beam melting (EBM). These AM tools are then directly used as molds or used to produce molds for conventional manufacturing, such as vacuum and investment casting.
Uzinare rapidă (RT) se referă la producția rapidă de piese care funcționează ca o sculă (în primul rând scule șablon, cum ar fi inserții șablon), spre deosebire de a fi un prototip sau o piesă funcțională. Aceste scule sunt produse prin diferite procese de fabricație aditivă (AM), cunoscute anterior și sub numele de procese de prototipare rapidă (RP), cum ar fi stereolitografia (SL), modelarea prin depunere fuzionată (FDM), sinterizarea/topirea selectivă cu laser (SLS/SLM), imprimarea 3D (3DP) și topirea cu fascicul de electroni (EBM). Aceste scule AM sunt apoi utilizate direct ca șabloane sau utilizate pentru a produce șabloane pentru producția convențională, cum ar fi turnarea în vid și cu modele fuzibile.

RT is generally categorized as soft or hard and direct or indirect tooling. The wide range of materials involved in tooling includes wax, wood, photopolymers, thermal polymers, metals (such as tool steels), ceramics (such as alumina and silica), and composites. In soft tooling, the molds produced directly or indirectly are destroyed after a single cast or are used for a small batch production. Single cast typically refers to investment casting where parts produced have properties identical to parts produced from conventional investment casting. Soft tooling for small batch production is typically used more for manufacturing of functional prototypes that meet the minimum properties required for application testing.
RT este, în general, clasificată ca tooling moi sau dure și directe sau indirecte. Gama largă de materiale implicate în tooling include ceară, lemn, fotopolimeri, polimeri termici, metale (cum ar fi oțelurile pentru scule), ceramică (cum ar fi alumina și silice) și compozite. În tooling moi, matrițele produse direct sau indirect sunt distruse după o singură turnare sau sunt folosite pentru o producție în loturi mici. Turnarea unică se referă, de obicei, la turnarea prin investiție, în care piesele produse au proprietăți identice cu piesele produse din turnarea investment convențională. Soft tooling pentru producția de loturi mici este de obicei utilizată mai mult pentru fabricarea de prototipuri funcționale care îndeplinesc proprietățile minime necesare pentru testarea aplicației.

In hard tooling, molds produced are usually made of metals, ceramics, or composites that can be used for high volume production. For example, metal molds and silica sand molds can be produced directly with the SLM and SLS technique respectively. Parts manufactured from these molds exhibit high quality, fine finishing, and superior if not comparable to properties of parts manufactured from conventionally produced molds. Molds with high complexity are also possible. Hence, RP displays excellent tooling and manufacturing capabilities with the development of RT.
În hard tooling, matrițele produse sunt de obicei realizate din metale, ceramică sau compozite care pot fi utilizate pentru producția de volum mare. De exemplu, matrițe metalice și forme de nisip silice pot fi produse direct cu tehnica SLM și, respectiv, SLS. Piesele fabricate din aceste matrițe prezintă o calitate înaltă, o finisare fină și superioare dacă nu sunt comparabile cu proprietățile pieselor fabricate din matrițe produse în mod convențional. Sunt posibile și matrițe cu complexitate ridicată. Prin urmare, RP afișează capabilități excelente de tooling și producție odată cu dezvoltarea RT.

There are several benefits that are realized by RT with the most evident being cost savings. RT greatly reduces the time needed for mold-forming process and therefore increases the speed of production. This in turn reduces the time to market allowing companies to increase profits. RT also allows the ease of product customization due to its flexibility in tool design, ability to adapt to customers’ specifications, and most importantly, does not require high volume to breakeven. Conceptual designs can be further improved without incurring high costs compared to conventional manufacturing processes. These factors in RT attribute to high performance manufacturing and high quality products.

Există mai multe beneficii care sunt realizate de RT, cele mai evidente fiind economiile de costuri. RT reduce foarte mult timpul necesar procesului de formare a matriței și, prin urmare, crește viteza de producție. Acest lucru, la rândul său, reduce timpul de lansare pe piață, permițând companiilor să mărească profiturile. RT permite, de asemenea, personalizarea ușoară a produsului datorită flexibilității sale în proiectarea sculelor, capacității de a se adapta la specificațiile clienților și, cel mai important, nu necesită volum mare pentru a ajunge la pragul de rentabilitate. Proiectele conceptuale pot fi îmbunătățite în continuare fără a suporta costuri mari în comparație cu procesele de producție convenționale. Acești factori din RT se atribuie producției de înaltă performanță și produselor de înaltă calitate.