Kövess engem: 
Mindent megtudhat a gyors prototípuskészítésről
gyors prototípus Az (RP) egy viszonylag új kifejezés, amely egyszerűen megmagyarázza a prototípusok gyors létrehozásának folyamatát fejlett gyártási folyamatok segítségével, megkísérelve vizuálisan és funkcionálisan értékelni az új termékek tervezését, és folyamatosan optimalizálni a tervezést. A mérnökök vagy a tervezők a nagyszerű ötleteket valósághű koncepcionális modellekké alakítják át, amelyek szimulálják a végtermék megjelenését és munkastílusát, és egy sor validáláson esnek át, mielőtt a tömeggyártás felé haladnának. A prototípus a végtermék eredeti változata, amelyet a tervezés, a tesztelési technikák értékelésére, a termék működési elveinek elemzésére, a tervezés, az anyagok, a méretek, a forma, az összeszerelés, a szín, a gyárthatóság és a szilárdság módosítására, a potenciális potenciál időben történő elkerülésére használnak. buktatókat, és javítja a végtermék minőségét. Ez a cikk hét jelenleg népszerű prototípus-készítési módszert vizsgál, és összehasonlítja a különböző eljárásokkal előállított alkatrészek anyagjellemzőit. Ezenkívül összefoglaljuk azokat a kulcstényezőket, amelyeket figyelembe kell venni a különböző gyártási folyamatokban. A cél az, hogy segítse a tervezőket a legjobb prototípus gyártási folyamat kiválasztásában.
A gyors prototípus definíciója
A gyors prototípuskészítés a modellek lehető leggyorsabb elkészítésének folyamata a végtermék szimulációja érdekében. Több tucat gyártási módszerrel lehet prototípusokat készíteni, ezek közül a leglenyűgözőbb az additív gyártás, nevezetesen a 3D nyomtatás. A hagyományos szubtraktív gyártású CNC-megmunkálás azonban kiváló minőségű prototípusokat is képes előállítani. A 3D nyomtatás és a gyors prototípuskészítés tökéletesen illeszkedik, lehetővé téve szinte korlátlan geometriai alakzatú alkatrészek gyártását, csak egy nyomtatót és más eszközöket nem igényel. A 3D nyomtatással olyan alkatrészeket lehet előállítani, amelyek mechanikai tulajdonságai nagyon hasonlóak a hagyományos gyártási módszerekkel előállított különféle anyagokhoz.
7 féle prototípus gyártási folyamat
folyamat | Nevezett | LEÍRÁS | BEFEJEZ | PÉLDA ANYAGOK |
Sztereolitográfia | SLA | Lézerrel térhálósított fényérzékeny polimerek | A tipikus adalékréteg-tartomány 0.002-0.006 hüvelyk (0.051-0.152 mm) | Mint a hőre lágyuló |
Szelektív lézeres szinterezés | SLS | Lézerrel szinterezett por | A tipikus adalékrétegek körülbelül 0.004 hüvelyk (0.102 mm) | Mint a nylon és a TPU |
Közvetlen fém lézeres szinterezés | DMLS | Lézerrel szinterezett fémporok | A tipikus adalékréteg-tartomány 0.0008-0.0012 hüvelyk (0.020-0.030 mm) | Mint a rozsdamentes acél, a titán, a króm, az alumínium és a króm-nikkel-vas ötvözet fémanyagok |
Fúvott elhelyezés modellezése | FDM | Olvasztott extrudálások | A tipikus adalékréteg-tartomány 0.005-0.013 hüvelyk (0.127-0.330 mm) | Mint ABS, PC, PC/ABS, PPSU és más műanyag |
PolyJet | PJET | UV-re keményedő fényérzékeny polimerek | A tipikus adalékréteg-tartomány 0.0006-0.0012 hüvelyk (0.015-0.030 mm) | A PMMA-hoz hasonlóan rugalmas fényérzékeny polimer |
CNC megmunkálás | CNC | Használjon CNC marógépeket és esztergagépeket a felesleges anyag eltávolításához | Távolítsa el a felesleges anyagot (sima) | A legtöbb műszaki minőségű műanyag és fém több száz anyagból áll |
Vákuumöntés | VC | Használjon szilikon formákat a műanyag alkatrészek másolatának elkészítéséhez | Sima vagy kiválasztott textúrájú | Műszaki minőségű hőre lágyuló műanyag |
A különböző gyártási módszerek előnyei és hátrányai
SLA
SLA: Az SLA a legrégebbi, legnépszerűbb és legköltséghatékonyabb additív gyártási módszer, és ez az első 3D nyomtatási módszer, amelyet a kereskedelemben alkalmaznak. Ez egy számítógép által vezérelt ultraibolya lézer segítségével a folyékony fényérzékeny polimer gyanta rétegről rétegre történő kikeményítésére, és a folyamat megismétlésével az alkatrészek gyártásához. A rétegenkénti keresztmetszetek CAD tervezőfájlokból származnak (.stl formátum). Érdemes megjegyezni, hogy az stl formátumú CAD fájlok a legtöbb 3D nyomtató alapértelmezett számítógépes nyelvévé váltak.
Előnyök: Más additív eljárásokkal összehasonlítva az SLA kiváló minőségű prototípusokat és összetett geometriai formájú alkatrészeket tud előállítani. Az SLA gyors, alacsony költségű, és a gyártott alkatrészek kiváló felületkezeléssel és optimális részletességgel rendelkeznek, szigorú tűrések betartásával. Számos választható anyagkönyvtár létezik, például optikai, mechanikai és termikus tulajdonságok, amelyek megfelelnek a szabványos, műszaki és ipari hőre lágyuló műanyagoknak. Az SLA prototípusokat jellemzően orvosi prototípusok gyártására használják, valamint vákuumöntvény-mestermodellek készítésére is.
Hátrányok: Az SLA gyártási prototípusok gyakran nem elég erősek, és nem alkalmasak extrém helyzetekben történő tesztelésre. Ezenkívül az ultraibolya sugárzás idővel gyengül nedves környezetben.
SLS
SLS: Az SLS egy 3D nyomtatási technológia fém és műanyag prototípusok gyártására. Ez a prototípusok rétegről rétegre történő létrehozásának folyamata számítógép által vezérelt, nagy teljesítményű lézeres hevítő és szinterező por anyagok, például nylon vagy a műszaki minőségű műanyagokhoz hasonló elasztikus TPU porok felhasználásával. Az SLS technológia az 1980-as évekig vezethető vissza, és Carl Deckard szabadalmaztatta. Sok más 3D nyomtatási eljáráshoz hasonlóan bonyolult geometriai formájú alkatrészeket is tud gyártani, beleértve a belső jellemzőket, alámetszéseket, vékony falakat stb., például olyan belső rácsszerkezetű alkatrészeket, amelyeket CNC megmunkálással nehéz elérni.
Előnyök: Az SLA-hoz képest az SLS alkatrészek pontosabbak és tartósabbak, és alkalmasak bizonyos funkcionális tesztekre.
Hátrányok: Az SLS részek felülete szemcsés vagy homokos textúrájú, nem tartalmaz finom részleteket, és nagyon érdes. Az esztétikai eredmény eléréséhez másodlagos feldolgozásra van szükség, és a rendelkezésre álló anyagok korlátozottak.
DMLS
DMLS: DMLS egy 3D nyomtatási technológia fém prototípusok és végfelhasználású alkatrészek gyártására, hegesztési por rétegről rétegre az alkatrész elkészültéig. A DMLS alkatrészek a legtöbb ötvözött anyagból készülhetnek, és természetesen a végső alkatrészekkel azonos anyagok is kiválaszthatók, hogy teljes szilárdságú és működőképes prototípusokat készítsenek.
Előnyök: A DMLS képes fém prototípusokat gyártani (jellemzően 97%-os sűrűségben) funkcionális teszteléshez, és olyan belső jellemzőket vagy csatornákat tud gyártani, amelyek hagyományos eljárásokkal nem valósíthatók meg. A DMLS alkatrészek mechanikai tulajdonságai alapvetően megegyeznek a hagyományos gyártási alkatrészekével.
Hátrányok: A DMLS alkatrészek felülete érdes, és költséges utókezelést igényel. Ha a DMLS-t több fémalkatrész gyártására használják, akkor a költségek magasak lehetnek.
FDM
FDM: Az olvadékleválasztásos fröccsöntés (FDM) során a hőre lágyuló anyagokat (például ABS, polikarbonát vagy ABS/polikarbonát keverék) megolvasztják a nyomtató által felmelegített fúvókában, majd a fúvóka meghatározott útvonalon mozog, cseppfolyósított gyantaanyagot helyezve rá. rétegről rétegre, prototípus létrehozása alulról felfelé.
Előnyök: Az FDM valódi hőre lágyuló anyagok közül választhat, amelyek alacsony költségű és robusztus alkatrészeket állítanak elő, és alkalmasak bizonyos funkcionális vizsgálatok elvégzésére. Természetesen ezzel az eljárással összetett szerkezetű alkatrészek is előállíthatók. Az FDM technológia könnyen használható, a különböző típusú és színű műanyagokat egyetlen alkatrész gyártásánál alkalmazza, és kellően biztonságos, tiszta és szennyeződésmentes.
Hátrányok: Az FDM alkatrészeken gyakran vannak lyukak, egyenetlen szilárdság, rossz felületi minőség és nyilvánvaló hullámossági jelek. Az SLA-hoz vagy az SLS-hez képest az FDM nem hatékony.
SLM
SLM: Az SLM egy olyan technológia, amely nagy teljesítményű lézereket használ fémporok olvasztására és olvasztására prototípusok vagy alkatrészek előállításához. A közönséges fémporok közé tartoznak a titán, a rozsdamentes acél, az alumínium és a kobalt-krómötvözetek, amelyekből nagy szilárdságú, tartós és összetett precíziós fémalkatrészek készíthetők.
Előnyök: Az SLM által gyártott precíziós alkatrészeket széles körben használják olyan iparágakban, mint a repülőgépipar, az autóipar, Honvédelem és gyógykezelés.
Hátrányok: Az SLM által gyártott alkatrészek vagy prototípusok drágák lehetnek, és szakképzett gépésznek kell ellenőriznie őket.
POLYJET
POLYJET: A PolyJet nyomtatófejet használ a fényérzékeny polimer gyanta rétegenkénti permetezésére, és UV-sugárzással térhálósítható anyagokat használ prototípusok vagy alkatrészek elkészítéséhez. Az ezzel az eljárással permetezett gyantaréteg nagyon vékony lehet, és sima felületű alkatrészeket készíthet. A nyomtatófejek különböző anyagokkal permetezhetők, így több anyagból készült prototípusok is készíthetők.
Előnyök: A Polyjet megfizethető, és összetett szerkezetű flexibilis alkatrészek gyártására, valamint rugalmas és merev anyagok felhasználásával burkolt öntött alkatrészek prototípusaira is használható.
Hátrányok: A Polyjet részei nem elég erősek a funkcionális teszteléshez, és hosszú ideig tartó fényhatás után megsárgulhatnak.
CNC megmunkálás: A vágószerszámok egy meghatározott pályával együtt forognak, hogy szilárd műanyag- vagy fémtömböket (vagy rudakat) vágjanak, eltávolítva a felesleges anyagot, hogy alkatrészeket vagy prototípusokat készítsenek, ami egy anyagcsökkentési folyamat. Az adalékokhoz képest a CNC megmunkálású alkatrészek kiváló szilárdsággal és felületi minőséggel rendelkeznek, és viszonylag komplettek. A kiválasztott anyagok választéka igen széles, több ezer típussal, amelyek többféle funkciót is képesek előállítani, mint például szakítószilárdság, ütésállóság, termikus deformációs hőmérséklet, kémiai ellenállás és biokompatibilitás. A jó tűrések alkalmasak összeszerelésre és működési tesztelésre.
Előnyök: A CNC-alkatrészek jó felületi minőséggel és szigorú tűréshatárokkal rendelkeznek, és különféle műszaki minőségű hőre lágyuló műanyagok és fémek választhatók. A 3D nyomtatással összehasonlítva a prototípusok az alkatrész összetettségétől függően 24 órán belül szállíthatók.
Hátrányok: Egyes összetett alkatrészek esetében a CNC megmunkálásnak lehetnek bizonyos korlátai. Például nagyon nehéz megmunkálni az üreges vékonyfalú alkatrészeket, és néha meg kell fordítani és testreszabott rögzítőelemekkel rögzíteni kell a munkadarabot. Ezért a bonyolult geometriai formájú alkatrészek megmunkálásakor a CNC megmunkálás költsége viszonylag magas.
Vákuumos öntés: Szigorúan véve a vákuumöntés az alkatrész kis tételeinek gyártására szolgáló eljárás. Az öntött poliuretán anyag habtalanítási, keverési, előmelegítési és vákuumkörülmények közötti formázási folyamata, valamint egy 2-3 órás másodlagos kikeményedési formázási folyamat egy állandó hőmérsékletű dobozban 60 ℃ – 80 ℃ között.
Előnyök: A vákuumöntéssel készült replika elérheti az olyan nyersanyagok szilárdságát és keménységét, mint az ABS, és igény szerint színekkel is felszerelhető. A vákuumos replika eljárással olyan összetett szerkezetű és egyenletes falvastagságú műanyag alkatrészeket lehet előállítani, amelyek megfelelnek bizonyos funkcióknak és megjelenéseknek.
Hátrányok: Minden öntőforma akár 25 másolatot is készíthet (a forma és az öntőanyag összetettségétől függően); Ha az alkatrészek jó minőséget igényelnek (például átlátszó vagy összetett szerkezetek), akkor egy formából csak 12 vagy akár 10 másolat készíthető.
Mennyibe kerül a prototípus gyors elkészítése?
Erre a kérdésre nehéz válaszolni. A gyors prototípuskészítés számos különböző tényezőtől függ, amelyek jelentős költségkülönbségekkel járnak. Például, ha az olyan információk, mint a feldolgozási technológia, a méret, a mennyiség, a felületkezelés, a mennyiség, az anyag és a felületkezelés bizonytalanok, nehéz felmérni, hogy mennyibe kerül egy prototípus gyártása, amely több tíz dollártól több ezer dollárt. Ha befejezte egy prototípus-projekt tervezését, nyugodtan forduljon a DDPROTOTYPE-hoz, egy vezető gyors prototípus-gyártóhoz Kínában, hogy ingyenes árajánlatot adjon, valamint konstruktív javaslatokat és megvalósítható megoldásokat adjon a tervezéshez.