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Soluzione per realizzare la produzione di prototipi di parti ottiche per auto
La prototipazione di componenti ottici per auto rappresenta una sfida impegnativa per le aziende specializzate in prototipazione rapida. La difficoltà maggiore risiede nella definizione precisa dei componenti ottici. Le automobili offrono grande comodità e ogni anno vengono lanciati numerosi marchi e modelli. In particolare, i veicoli elettrici, come Tesla, sono diventati marchi automobilistici di grande successo negli ultimi anni. Per migliorare la competitività, i tempi di sviluppo dei prototipi di veicoli si stanno riducendo, ma è comunque necessario dedicare tempo alla valutazione delle prestazioni e dell'interazione tra i vari componenti, un aspetto fondamentale per il loro funzionamento. Ad esempio, l'illuminazione automobilistica comprende fari anteriori, fanali posteriori, fendinebbia, indicatori di direzione, luci interne, catarifrangenti, guide ottiche, deflettori e lenti. La soluzione per la prototipazione di componenti ottici per auto prevede una serie di processi, dalla revisione del concept design alla produzione e al collaudo del sistema ottico, dal prototipo di base all'assemblaggio dei componenti ottici.
1.Fase di sviluppo della prototipazione di componenti ottici per auto.
Prototipo ingegneristico. Durante la fase di progettazione e pre-produzione, è necessario realizzare numerosi prototipi per verificare la funzionalità e l'aspetto del prodotto finale. Successivamente, vengono testati la luminosità, la funzionalità e altri parametri di base del fanale posteriore. Solitamente sono necessari 1-2 prototipi.
Prototipo di verifica del design. La verifica del design inizia una volta approvata la funzionalità iniziale del prototipo di illuminazione del veicolo. Questa fase mira a ottimizzare la forma geometrica dell'illuminazione dell'auto e a verificare per la prima volta l'assemblaggio. Generalmente, il primo assemblaggio presenta molti problemi che devono essere corretti nel design, e il nuovo prototipo deve essere rifatto per verificarne nuovamente il design, poiché la correzione potrebbe portare ad altri problemi. Si tratta di un processo iterativo. In genere, in questa fase non vengono prodotti più di 20 prototipi. Il test di verifica del design include anche il test di resistenza. Per l'illuminazione dei veicoli e altri prototipi, include principalmente un test di impatto, in cui oggetti duri vengono lanciati sulla lente per verificare se è in grado di resistere a un forte impatto. In base ai risultati del test, alcuni materiali possono essere modificati per adattarsi meglio all'ambiente ostile e alle esigenze dei produttori.
Produzione del prototipo di verifica. Dopo aver completato i test su vari fattori, si procederà al primo tentativo di produzione in serie del prototipo di fari per autoveicoli, solitamente fino a 1000 unità. Questa fase rappresenta il processo di ottimizzazione della produzione.
2.Soluzioni di produzione.
Di solito vengono utilizzati metodi diversi per produrre prototipi in diverse fasi dello sviluppo dell'illuminazione automobilistica.
Nella prima fase, potrebbero essere necessarie numerose iterazioni poiché lo schema di progettazione definitivo non è ancora stato definito. Pertanto, è opportuno realizzare prototipi il prima possibile, e questi saranno probabilmente molto diversi tra loro. Il processo ideale in questa fase è la produzione additiva, ovvero la stampa 3D. Si tratta di un metodo per la produzione di componenti complessi a forma libera senza la necessità di una preparazione specifica per la produzione di massa. Questo processo prevede la sinterizzazione di uno strato di plastica alla volta, seguendo il modello CAD del componente.
La seconda fase richiede decine di componenti, quindi la stampa 3D potrebbe non essere più fattibile. I fari per automobili sono solitamente realizzati in plastica trasparente (policarbonato o PMMA), quindi possono essere colati in stampi di poliuretano. Rispetto agli stampi a iniezione, la velocità di produzione degli stampi in poliuretano è maggiore e il costo è inferiore. Naturalmente, il metodo di produzione principale è la lavorazione CNC . L'acquisto di servizi di lavorazione CNC a 3, 4 o 5 assi può ottenere un effetto di trasparenza a specchio superiore.
La terza fase consiste essenzialmente nei test di produzione in serie. Pertanto, lo stampaggio a iniezione è il principale processo produttivo per la realizzazione di costosi stampi a iniezione in acciaio o alluminio. Per ottenere una buona trasparenza della lampada e una finitura superficiale ottimale, si possono utilizzare macchine per la rettifica e metodi di lucidatura.
3. Difficoltà nella produzione di prototipi di componenti ottici per automobili
Realizzazione della guida di luce. La realizzazione della guida di luce è la parte più complessa della prototipazione. La guida di luce è un tubo trasparente unico che svolge un ruolo chiave nell'illuminazione. Quando si posiziona una sorgente luminosa a un'estremità della guida di luce, la luce si riflette sulla superficie del tubo e rimbalza nella direzione del suo asse, risultando in un asse più luminoso con un angolo di incidenza maggiore. Ciò consente di realizzare effetti luminosi complessi e di ottenere una luce più brillante. I materiali utilizzati per la prototipazione trasparente e ottica sono principalmente acrilico trasparente (PMMA) e policarbonato (PC) per ottenere una superficie a specchio limpida e trasparente.
La produzione di guide luminose richiede una precisa tecnologia di lavorazione della plastica. La tecnologia di lavorazione CNC offre un'eccellente qualità della superficie. Il raggio di elaborazione dei dettagli ottici non supererà R0.005 "(R0.125 mm) e la tolleranza della superficie ottica di elaborazione raggiungerà +/- 0.001" (+/-0.025 mm). Combinando la capacità di lavorazione della migliore combinazione di fresatrici CNC a 3 assi, 4 assi e persino a 5 assi, adotta la più recente tecnologia di lavorazione del diamante (SPDM o SPDT), può eguagliare la capacità della microfresatura a 5 assi, e produrre una serie di obiettivi e tipi di guida luminosa con eccellente qualità ottica.
Produzione di riflettori. Utilizziamo macchine CNC di precisione a 5 assi e tecnologie di taglio ad alta velocità per lavorare riflettori in alluminio con geometrie complesse, migliorando la riflettività, l'intensità luminosa e la portata della luce. Generalmente, per la fresatura della superficie ottica si utilizza alluminio 7075 o 7022 con raggio di curvatura R0.1 o R0.15 mm; i bordi taglienti esposti possono essere arrotondati fino a un massimo di R0.1 mm. Vengono eseguite due scansioni 3D e misurazioni della rugosità, e la rugosità finale della lucidatura è Ra (μm) 0.05. La tolleranza di accuratezza superficiale di tutte le scansioni di processo è entro ± 0.05 mm.
Soluzioni di sezionamento e incollaggio. Per alcuni prototipi molto complessi, è necessario sezionare e incollare i componenti quando la fresatrice a 5 assi non è in grado di eseguire la lavorazione. Le soluzioni di sezionamento e incollaggio consentono di ridurre i costi di lavorazione e di superare i vincoli di processo. Grazie a un'adeguata preparazione e a una finitura eccellente, le evidenti linee di incollaggio sulla superficie possono essere abilmente nascoste. Le linee lasciate dai componenti ottici dopo l'incollaggio possono essere coperte solo mediante una soluzione di decomposizione e una continua rifinitura di precisione.
Lucidatura. La lucidatura dell'acrilico contribuisce a ottenere la massima trasparenza e trasmissione luminosa tra tutte le materie plastiche trasparenti. Sebbene il PMMA lavorato con macchine CNC abbia una buona finitura superficiale, è difficile raggiungere un'elevata definizione, che richiede una lucidatura con competenze specifiche. Questo perché l'acrilico è un materiale sensibile alle sollecitazioni e piuttosto fragile. La lucidatura manuale dell'acrilico richiede diversi livelli di processo. La lucidatura più accurata deve iniziare con carta abrasiva da 400 o 600, rimuovendo prima i segni degli utensili sulla superficie, quindi passare gradualmente a grana 800, 1000, 1500 e infine utilizzare carta abrasiva da 2000. La superficie lucidata risulterà estremamente liscia, priva di linee e segni di lavorazione. Infine, è necessario utilizzare una pasta lucidante per rifinire il processo, ottenendo una superficie finale estremamente chiara e trasparente, senza segni di levigatura o graffi.
Il policarbonato (PC in breve) è molto più resistente dell'acrilico e ha migliori proprietà meccaniche. La sua trasparenza è inferiore solo all'acido acrilico. Di solito utilizziamo la lucidatura e la lucidatura a vapore per ottenere proprietà ottiche simili all'acrilico. Il processo di lucidatura del policarbonato è lo stesso della lucidatura manuale dell'acrilico. La superficie viene lucidata con carta abrasiva da 400# a 2000# per rimuovere i segni di lavorazione. Il vapore viene fatto bollire in diclorometano in un contenitore chiuso, quindi il vapore scorre attraverso la superficie in policarbonato e la superficie diventa chiara e trasparente. Vale la pena notare che dopo il processo di lucidatura, le parti devono essere inviate in un ambiente asciutto per far evaporare il diclorometano (tossico).
DDPROTOTYPE si concentra sulla fornitura di prototipi completi di illuminazione per veicoli, fornendo servizi di prototipi professionali per molti noti produttori e fornitori di automobili in tutto il mondo. Ci concentriamo su vari sviluppi di prototipi di automobili e tecnologie di produzione rapida, fornendo lavorazione CNC, stampa 3D, fusione sotto vuoto, stampi rapidi in alluminio, stampaggio a iniezione di piccoli lotti e lavorazione della lamiera. La migliore combinazione di fresatrici CNC a 3, 4 e 5 assi, equipaggiate con una macchina utensile con una corsa di oltre 1 metro, ha le conoscenze per lavorare parti in plastica trasparenti senza difetti. Con efficaci soluzioni di divisione e rilegatura, tecnologia di lucidatura manuale altamente qualificata, l'uso di utensili diamantati può ottenere la massima qualità della superficie e l'utensile più piccolo può essere lavorato a R0.1mm, presentando perfettamente i dettagli ottici del progettista.
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