Følg meg på: 
Lær alt om rask prototyping
Rapid Prototyping (RP) er et relativt nytt begrep som ganske enkelt forklarer prosessen med å raskt lage prototyper ved hjelp av avanserte produksjonsprosesser, der man forsøker å visuelt og funksjonelt evaluere designet til nye produkter og kontinuerlig optimalisere designet. Ingeniører eller designere forvandler gode ideer til realistiske konseptuelle modeller som simulerer utseendet og arbeidsmåten til det endelige produktet, og gjennomgår en rekke valideringer før de går videre til masseproduksjon. En prototype er den originale versjonen av sluttproduktet, som brukes til å evaluere design, testteknikker, analysere produktets arbeidsprinsipper, justere design, materialer, dimensjoner, form, montering, farge, produksjonsevne og styrke, unngå potensielle fallgruver i tide og forbedre kvaliteten på sluttproduktet. Denne artikkelen utforsker syv populære prototypemetoder for tiden, og sammenligner materialegenskapene til deler produsert av ulike prosesser. I tillegg oppsummeres de viktigste faktorene som må vurderes i ulike produksjonsprosesser. Formålet er å hjelpe designere med å velge den beste prototypeproduksjonsprosessen.
Definisjon av rask prototyping
Rask prototyping er prosessen med å produsere modeller så raskt som mulig for å simulere det endelige produktet. Det finnes dusinvis av produksjonsmetoder som kan lage prototyper, den mest imponerende er additiv produksjon, nemlig 3D-utskrift. Imidlertid kan tradisjonell subtraktiv produksjon CNC-maskinering også produsere prototyper av høy kvalitet. 3D-utskrift og rask prototyping passer perfekt, og muliggjør produksjon av deler med nesten ubegrensede geometriske former, som krever bare én skriver og ingen andre verktøy. 3D-printing kan produsere deler med mekaniske egenskaper som er svært lik ulike materialer produsert ved bruk av tradisjonelle produksjonsmetoder.
7 typer prototype produksjonsprosesser
Prosess | oppkalt | BESKRIVELSE | BLI FERDIG | EKSEMPEL MATERIALER |
Stereolitografi | SLA | Laserherdet lysfølsomme polymerer | Typisk område for additivlag er 0.002-0.006 tommer (0.051-0.152 mm) | Som termoplast |
Selektiv lasersintering | SLS | Lasersintret pulver | Typiske additivlag er rundt 0.004 tommer (0.102 mm) | Som nylon og TPU |
Direkte metalllasersintring | DMLS | Lasersintrede metallpulver | Typisk område for additivlag er 0.0008-0.0012 tommer (0.020-0.030 mm) | Som rustfritt stål, titan, krom, aluminium og krom nikkel jernlegering metallmaterialer |
Fusjonert deponeringsmodellering | FDM | Sammensmeltede profiler | Typisk område for additivlag er 0.005-0.013 tommer (0.127-0.330 mm) | Som ABS、PC、PC/ABS、PPSU og annen plast |
PolyJet | PJET | UV-herdet jet lysfølsomme polymerer | Typisk område for additivlag er 0.0006-0.0012 tommer (0.015-0.030 mm) | Som PMMA, elastisk lysfølsom polymer |
CNC Maskinering | CNC | Bruk CNC-fresemaskiner og dreiebenker for å fjerne overflødig materiale | Fjern overflødig materiale (glatt) | Det meste av plast og metaller av teknisk kvalitet har hundrevis av materialer |
Vakuumstøping | VC | Bruk silikonformer for å lage kopier av plastdeler | Glatt eller med valgt tekstur | Termoplast av teknisk kvalitet |
Fordeler og ulemper med ulike produksjonsmetoder
SLA
SLA : SLA er den eldste, mest populære og mest kostnadseffektive additive produksjonsmetoden, og det er den første 3D-utskriftsmetoden som er tatt i bruk i handelen. Det er en prosess der man bruker en datastyrt ultrafiolett laser til å herde flytende lysfølsom polymerharpiks lag for lag, og gjentar prosessen for å produsere deler. Lag-for-lag-tverrsnittene er avledet fra CAD-designfiler (.stl-format). Det er verdt å merke seg at CAD-filer i .stl-format har blitt standard dataspråk for de fleste 3D-skrivere.
Fordeler: Sammenlignet med andre additive prosesser kan SLA produsere prototyper og deler av høy kvalitet med komplekse geometriske former. SLA er rask, rimelig, og produserte deler har utmerket overflatefinish og optimale detaljer, med strenge toleranser. Det finnes flere valgbare materialbiblioteker, for eksempel optiske, mekaniske og termiske egenskaper, for å matche standard, teknisk og industriell termoplast. SLA-prototyper brukes vanligvis til produksjon av medisinske prototyper, også for vakuumstøping av mastermodeller.
Ulemper: Prototyper for SLA-produksjon har ofte utilstrekkelig styrke og er ikke egnet for testing i ekstreme situasjoner. I tillegg svekkes ultrafiolette stråler over tid i fuktige miljøer.
SLS
SLS: SLS er en 3D-printingsteknologi for produksjon av prototyper av metall og plast. Det er en prosess der man lager prototyper lag for lag ved hjelp av datastyrte høyeffektslaseroppvarmings- og sintringspulvermaterialer, som nylon eller elastisk TPU-pulver som ligner på plast av teknisk kvalitet. SLS-teknologien kan spores tilbake til 1980-tallet og ble patentert av Carl Deckard. I likhet med mange andre 3D-printingsprosesser kan den produsere deler med komplekse geometriske former, inkludert interne funksjoner, underskjæringer, tynne vegger osv., for eksempel deler med interne gitterstrukturer som er vanskelige å oppnå med CNC-maskinering.
Fordeler: Sammenlignet med SLA er SLS-deler mer nøyaktige og holdbare, og egner seg for enkelte funksjonstester.
Ulemper: Overflaten på SLS-deler har en kornete eller sandaktig tekstur, mangler fine detaljer og er svært ru. Sekundær bearbeiding er nødvendig for å oppnå estetiske resultater, og tilgjengelige materialer er begrenset.
DMLS
DMLS: DMLS er en 3D-printingsteknologi for produksjon av metallprototyper og sluttbruksdeler, der pulver sveises lag for lag til delen er ferdig. DMLS-deler kan lages av de fleste legeringsmaterialer, og selvfølgelig kan de samme materialene som de ferdige delene velges for å produsere prototyper med full styrke og funksjon.
Fordeler: DMLS kan produsere metallprototyper (vanligvis 97 % tetthet) for funksjonstesting, og kan produsere interne funksjoner eller kanaler som ikke kan oppnås med tradisjonelle prosesser. De mekaniske egenskapene til DMLS-deler er i utgangspunktet konsistente med egenskapene til tradisjonelle produksjonsdeler.
Ulemper: Overflaten på DMLS-deler er ru og krever dyr etterbehandling. Hvis DMLS brukes til å produsere flere metalldeler, kan kostnadene bli høye.
FDM
FDM: I prosessen med smelteavsetningsstøping (FDM) smeltes termoplastmaterialer (som ABS, polykarbonat eller en blanding av ABS og polykarbonat) i en dyse som varmes opp av skriveren, og deretter beveger dysen seg langs en bestemt bane, og legger flytende harpiksmateriale lag for lag, og skaper en prototype fra bunn til topp.
Fordeler: FDM kan velge mellom ekte termoplastmaterialer, og produsere komponenter som er rimelige og robuste, og som kan utføre funksjonstesting. Denne prosessen kan selvfølgelig også produsere deler med komplekse strukturer. FDM-teknologien er enkel å bruke, håndterer forskjellige typer og farger av plast i produksjonen av en enkelt del, og er trygg, ren og forurensningsfri nok.
Ulemper: FDM-deler har ofte noen hull, ujevn styrke, dårlig overflatefinish og tydelige krusninger. Sammenlignet med SLA eller SLS er FDM ikke effektivt.
SLM
SLM: SLM er en teknologi som bruker høyeffektslasere til å smelte og sammensmelte metallpulver for å produsere prototyper eller deler. Vanlige metallpulver inkluderer titan, rustfritt stål, aluminium og koboltkromlegeringer, som kan brukes til å produsere presisjonsmetalldeler med høy styrke, holdbarhet og kompleksitet.
Fordeler: Presisjonsdeler produsert av SLM er mye brukt i bransjer som luftfart, bilindustri, nasjonalt forsvar og medisinsk behandling.
Ulemper : SLM-produserte deler eller prototyper kan være dyre og må kontrolleres av en dyktig maskinist.
POLYJET
POLYJET: PolyJet bruker et skrivehode til å sprøyte lysfølsom polymerharpiks lag for lag, og bruker UV-herdende materialer til å bygge prototyper eller deler. Harpikslaget som sprøytes med denne prosessen kan være veldig tynt og kan produsere deler med glatte overflater. Skrivehoder kan sprøytes med forskjellige materialer, noe som muliggjør konstruksjon av prototyper med flere materialer.
Fordeler: Polyjet er rimelig og kan brukes til å produsere fleksible deler med komplekse strukturer, samt til å lage prototyper av innpakkede støpte deler ved hjelp av fleksible og stive materialer.
Ulemper: Polyjet-deler er ikke sterke nok for funksjonstesting, og kan bli gule etter langvarig lyseksponering.
CNC-maskinering: Kutterne roterer langs en bestemt bane for å skjære solide blokker (eller stenger) av plast eller metall, og fjerner overflødig materiale for å produsere deler eller prototyper, som er en materialreduksjonsprosess. Sammenlignet med tilsetningsstoffer har CNC-maskinerte deler utmerket styrke og overflatefinish, og er relativt komplette. Utvalget av materialer som er valgt er svært bredt, med tusenvis av typer, som kan produsere CNC-deler med flere funksjoner, som strekkfasthet, slagfasthet, termisk deformasjonstemperatur, kjemisk motstand og biokompatibilitet. Gode toleranser er egnet for montering og funksjonstesting.
Fordeler: CNC-deler har god overflatefinish og strenge toleranser, og en rekke termoplaster og metaller av teknisk kvalitet kan velges. Sammenlignet med 3D-printing kan prototyper leveres innen 24 timer, avhengig av delens kompleksitet.
Ulemper: For noen komplekse deler kan CNC-maskinering ha noen begrensninger. For eksempel er det svært vanskelig å maskinere hule tynnveggede deler, og noen ganger er det nødvendig å snu og fikse arbeidsstykket med tilpassede fester. Derfor er kostnadene for CNC-maskinering relativt høye for maskinering av deler med komplekse geometriske former.
Vakuumstøping: Strengt tatt er vakuumstøping en prosess for å produsere små partier med deler. Prosessen med å avskumme, blande, forvarme og støpe det hellte polyuretanmaterialet under vakuumforhold, og deretter utføre en 2–3 timers sekundær herdingsstøpeprosess i en konstant temperaturboks ved 60 ℃–80 ℃.
Fordeler: Replikaen laget av vakuumstøping kan oppnå styrken og hardheten til råmaterialer som ABS, og kan også utstyres med farger i henhold til kravene. Vakuumreplikaprosessen kan produsere små partier av plastdeler med komplekse strukturer og jevn veggtykkelse som kan oppfylle visse funksjoner og utseender.
Ulemper: Hver form kan produsere opptil 25 kopier (avhengig av formens kompleksitet og støpematerialet); Hvis delene krever høy kvalitet (som gjennomsiktige eller komplekse strukturer), kan bare 12 eller til og med 10 kopier lages fra én form.
Hvor mye koster rask prototyping?
Dette spørsmålet er vanskelig å svare på. Rask prototyping avhenger av en rekke ulike faktorer, med betydelige forskjeller i kostnader. For eksempel, hvis informasjon som prosessteknologi, størrelse, mengde, overflatefinish, mengde, materiale og overflatebehandling er usikker, er det vanskelig å vurdere hvor mye det vil koste å produsere en prototype, som kan variere fra titalls dollar til tusenvis av dollar. Hvis du har fullført utformingen av et prototypeprosjekt, kan du kontakte DDPROTOTYPE, en topp produsent av hurtigprototyping i Kina, for å gi deg et gratis tilbud og gi konstruktive forslag og gjennomførbare løsninger for designet ditt gratis.
