background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Chapter 20

Rapid-Prototyping Operations

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Parts Made by Rapid-Prototyping

(a)

(b)

(c)

Figure 20.1  Examples of parts made by rapid-prototyping processes:  (a)  
selection of parts from fused-deposition modeling; (b) stereolithography model 
of cellular phone; and (c) selection of parts form three-dimensional printing.  
Source:  Courtesy of Stratasys, Inc., (b) and (c) Courtesy of 3D Systems, Inc.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Characteristics of Additive Rapid-Prototyping 

Technologies

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Mechanical Properties of Selected Materials for 

Rapid Prototyping

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Computational 

Steps in Rapid 

Prototyping

Figure 20.2  The 
computational steps in 
producing a 
stereolithography file.  (a)  
Three-dimensional 
description of each part.  
(b)  The part is divided into 
slices (only one in 10 is 
shown).  (c)  Support 
material is planned.  (d)  A 
set of tool directions is 
determined to 
manufacture each slice.  
Also shown is the extruder 
path at section A-A from 
(c) for a fused-deposition-
modeling operation.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Fused-Deposition-Modeling

Figure 20.3  (a)  Schematic illustration of the fused-deposition-modeling process.  
(b)  The FDM 5000, a fused-deposition-modeling machine.  Source:  Courtesy of 
Stratysis, Inc.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Support Materials and Structures in Parts

Figure 20.4  (a)  A part with a protruding section which requires support 
material.  (b)  Common support structures used in rapid-prototyping 
machines.  Source:  P. F. Jacobs, Rapid Prototyping & Manufacturing:  
Fundamentals of Stereolithography.
  Society of Manufacturing Engineers, 
1992.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Stereolithography

Figure 20.5  Schematic illustration of the stereolithography 
process.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Two-Button Computer Mouse

Figure 20.6  A two-button computer 
mouse.  Source:  Courtesy of 3D Systems, 
Inc.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Selective-Laser-Sintering

Figure 20.7  Schematic illustration of the selective-laser-sintering 
process.  Source:  After C. Deckard and P. F. McClure.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Three-Dimensional-Printing

Figure 20.8  Schematic illustration of the three-dimensional-printing 
process.  Source:  After E. Sachs and M. Cima.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Three-Dimensional-Printing to Produce Metal Parts

Figure 20.9  Three-dimensional-printing using (a) part-build, (b) sinter, and (c) 
infiltration steps to produce metal parts.  (d)  An example of a bronze-infiltrated 
stainless-steel part produced through three-dimensional printing.  Source:  
Courtesy of ProMetal.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Fuselage Fitting Made by Three-Dimensional-

Printing

(a)

(b
)

Figure 20.10  A fitting required for a helicopter fuselage.  (a) CAD representation 
with added dimensions.  (b)  Dies produced by three-dimensional printing.  (c)  
Final forged workpiece.  Source:  Courtesy of ProMetal.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Laminated-Object-Manufacturing

Figure 20.11  (a)  Schematic illustration of the laminated-object-
manufacturing process.  (b)  Crankshaft-part examples made by LOM. 
 Source:  (a)  Courtesy of Helsis, Inc.  (b)  After L. Wood.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Invisalign 

Orthodontic 

Aligners

(a
)

(b)

Figure 20.12  (a) An aligner for orthodontic use manufactured using a 
combination of rapid tooling and thermoforming.  (b)  Comparison of 
conventional orthodontic braces to the use of transparent aligners.  Source:  
Courtesy of Align Technologies, Inc.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Manufacturing of 

Invisalign Orthodontic 

Aligners

Figure 20.13  The manufacturing sequence for Invisalign orthodontic aligners.  (a)  
Creation of a polymer impression of the patient’s teeth.  (b)  Computer modeling 
to produce CAD representations of desired tooth profiles.  (c)  Production of 
incremental models of desired tooth movement.  An aligner is produced by 
thermoforming a transparent plastic sheet against this model.  Source:  Courtesy 
of Align Technologies, Inc.

(a)

(b)

(c)

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Investment Casting Using Rapid-Prototyped Wax 

Parts

Figure 20.14  Manufacturing steps for investment casting that uses rapid-
prototyped wax parts as blanks.  This method uses a flask for the investment, 
but a shell method also can be used.  Source:  Courtesy of 3D Systems, Inc.

background image

Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven R. Schmid.

ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ.  All rights reserved.

Rapid Tooling for a Rear-Wiper Motor Cover

Figure 20.15  Rapid tooling for a rear-wiper motor 
cover.  Source:  Courtesy of 3D Systems, Inc.


Document Outline