Следуйте за мной на: 
Узнайте все о быстром прототипировании
Быстрое Прототипирование (RP) — это относительно новый термин, который просто объясняет процесс быстрого создания прототипов с использованием передовых производственных процессов, пытаясь визуально и функционально оценить дизайн новых продуктов и постоянно оптимизировать дизайн. Инженеры или дизайнеры превращают отличные идеи в реалистичные концептуальные модели, имитирующие внешний вид и стиль работы конечного продукта, и проходят ряд проверок, прежде чем перейти к массовому производству. Прототип — исходный вариант конечного продукта, используемый для оценки конструкции, методик тестирования, анализа принципов работы продукта, корректировки конструкции, материалов, размеров, формы, сборки, цвета, технологичности и прочности, своевременного предотвращения потенциальных подводные камни и улучшить качество конечного продукта. В этой статье рассматриваются семь популярных в настоящее время методов прототипирования и сравниваются характеристики материалов деталей, изготовленных с помощью различных процессов. Кроме того, обобщаются ключевые факторы, которые необходимо учитывать в различных производственных процессах. Цель состоит в том, чтобы помочь дизайнерам выбрать лучший процесс изготовления прототипа.
Определение быстрого прототипирования
Быстрое прототипирование — это процесс максимально быстрого создания моделей для имитации конечного продукта. Существуют десятки производственных методов, позволяющих создавать прототипы, наиболее впечатляющим из которых является аддитивное производство, а именно 3D-печать. Тем не менее, традиционное субтрактивное производство с ЧПУ также может производить высококачественные прототипы. 3D-печать и быстрое прототипирование идеально сочетаются друг с другом, позволяя изготавливать детали практически неограниченной геометрической формы, требуя только одного принтера и никаких других инструментов. С помощью 3D-печати можно производить детали с механическими свойствами, очень похожими на различные материалы, изготовленные с использованием традиционных методов производства.
7 типов процессов изготовления прототипов
Обработка | Названный | ОПИСАНИЕ | ОТДЕЛКА | ПРИМЕРЫ МАТЕРИАЛОВ |
стереолитографии | SLA | Фоточувствительные полимеры, отверждаемые лазером | Типичный диапазон аддитивных слоев составляет 0.002–0.006 дюйма (0.051–0.152 мм). | Как термопласт |
Селективное лазерное спекание | SLS | Спеченный лазером порошок | Типичные аддитивные слои составляют около 0.004 дюйма (0.102 мм). | Как нейлон и ТПУ |
Прямое лазерное спекание металлов | ДМЛС | Металлические порошки, спеченные лазером | Типичный диапазон аддитивных слоев составляет 0.0008–0.0012 дюйма (0.020–0.030 мм). | Например, металлические материалы из нержавеющей стали, титана, хрома, алюминия и хрома, никеля и железа. |
Моделирование сплавленного осаждения | FDM | Плавленые экструзии | Типичный диапазон аддитивных слоев составляет 0.005–0.013 дюйма (0.127–0.330 мм). | Например, ABS, PC, PC/ABS, PPSU и другой пластик. |
ПолиДжет | ПЖЕТ | Струйные фоточувствительные полимеры УФ-отверждения | Типичный диапазон аддитивных слоев составляет 0.0006–0.0012 дюйма (0.015–0.030 мм). | Подобно ПММА, эластичный светочувствительный полимер |
Обработка CNC | ЧПУ | Используйте фрезерные и токарные станки с ЧПУ для удаления лишнего материала | Удалите лишний материал (гладкий) | Большинство технических пластмасс и металлов имеют сотни материалов. |
Вакуумное литье | VC | Используйте силиконовые формы для изготовления пластиковых деталей. | Гладкая или с выбранной текстурой | Инженерный термопласт |
Преимущества и недостатки различных методов производства
SLA
SLA: SLA — это самый старый, самый популярный и самый экономичный метод аддитивного производства, а также первый метод 3D-печати, примененный в коммерции. Это процесс использования управляемого компьютером ультрафиолетового лазера для отверждения жидкой фоточувствительной полимерной смолы слой за слоем и повторения процесса для изготовления деталей. Послойные поперечные сечения получены из файлов проекта САПР (формат .stl). Стоит отметить, что файлы САПР в формате .stl стали языком программирования по умолчанию для большинства 3D-принтеров.
Преимущества: По сравнению с другими аддитивными процессами SLA позволяет производить высококачественные прототипы и детали сложной геометрической формы. SLA — это быстро, недорого, а изготовленные детали имеют превосходную чистоту поверхности и оптимальную детализацию, соблюдая строгие допуски. Существует несколько выбираемых библиотек материалов, таких как оптические, механические и термические свойства, чтобы соответствовать стандартным, инженерным и промышленным термопластам. Прототипы SLA обычно используются для изготовления медицинских прототипов, а также мастер-моделей для вакуумного литья.
Минусы: Изготовленные прототипы SLA часто имеют недостаточную прочность и не подходят для испытаний в экстремальных условиях. Кроме того, ультрафиолетовые лучи со временем ослабевают во влажной среде.
SLS
СЛС: SLS — это технология 3D-печати для изготовления металлических и пластиковых прототипов. Это процесс создания прототипов слой за слоем с использованием управляемого компьютером мощного лазерного нагрева и спекания порошковых материалов, таких как нейлон или эластичные порошки ТПУ, похожие на инженерные пластмассы. Технология SLS восходит к 1980-м годам и была запатентована Карлом Декардом. Подобно многим другим процессам 3D-печати, он может изготавливать детали сложной геометрической формы, включая внутренние элементы, подрезы, тонкие стенки и т. д., такие как детали с внутренней решетчатой структурой, которую трудно получить с помощью станков с ЧПУ.
Преимущества: По сравнению с SLA детали SLS более точны и долговечны, а также подходят для некоторых функциональных испытаний.
Минусы: Поверхность деталей SLS имеет зернистую или песчаную текстуру, лишена мелких деталей и очень шероховатая. Для достижения эстетических результатов требуется вторичная обработка, а доступные материалы ограничены.
ДМЛС
ДМЛС: ДМЛС представляет собой технологию 3D-печати для изготовления металлических прототипов и деталей для конечного использования, наплавляя порошок слой за слоем, пока деталь не будет завершена. Детали DMLS могут быть изготовлены из большинства легированных материалов, и, конечно же, те же материалы, что и конечные детали, могут быть выбраны для создания прочных и функциональных прототипов.
Преимущества: DMLS может производить металлические прототипы (как правило, плотностью 97%) для функциональных испытаний, а также может изготавливать внутренние элементы или каналы, которые невозможно выполнить с помощью традиционных процессов. Механические свойства деталей DMLS в основном соответствуют свойствам деталей традиционного производства.
Минусы: Поверхность деталей DMLS шероховатая и требует дорогостоящей последующей обработки. Если DMLS используется для изготовления нескольких металлических деталей, стоимость может быть высокой.
FDM
ФДМ: В процессе литья из расплава (FDM) термопластичные материалы (такие как АБС, поликарбонат или смесь АБС/поликарбоната) расплавляются в сопле, нагреваемом принтером, а затем сопло перемещается по заданной траектории, укладывая жидкий полимерный материал. слой за слоем, создавая прототип снизу вверх.
Преимущества: FDM может выбирать из оригинальных термопластичных материалов, производя недорогие и надежные компоненты, способные выполнять некоторые функциональные испытания. Конечно, этот процесс также может производить детали сложной конструкции. Технология FDM проста в использовании, позволяет использовать различные типы и цвета пластика при изготовлении одной детали, а также безопасна, чиста и достаточно не загрязняет окружающую среду.
Минусы: Детали FDM часто имеют несколько отверстий, неравномерную прочность, плохое качество поверхности и очевидные следы ряби. По сравнению с SLA или SLS FDM неэффективен.
SLM
ОДС: SLM — это технология, в которой используются мощные лазеры для плавления и сплавления металлических порошков для производства прототипов или деталей. Обычные металлические порошки включают титан, нержавеющую сталь, алюминий и кобальт-хромовые сплавы, которые можно использовать для изготовления прецизионных металлических деталей с высокой прочностью, долговечностью и сложностью.
Преимущества: Прецизионные детали, производимые SLM, широко используются в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, Национальная оборона и лечение.
Минусы: Детали или прототипы, изготовленные методом SLM, могут быть дорогими и должны контролироваться квалифицированным механиком.
ПОЛИДЖЕТ
ПОЛИДЖЕТ: PolyJet использует печатающую головку для послойного распыления светочувствительной полимерной смолы и использует материалы, отверждаемые УФ-излучением, для создания прототипов или деталей. Слой смолы, напыляемый в этом процессе, может быть очень тонким и позволяет производить детали с гладкими поверхностями. На печатающие головки можно распылять различные материалы, что позволяет создавать прототипы из нескольких материалов.
Преимущества: Polyjet доступен по цене и может использоваться для изготовления гибких деталей сложной конструкции, а также для изготовления прототипов обернутых формованных деталей из гибких и жестких материалов.
Минусы: Детали Polyjet недостаточно прочны для функциональных испытаний и могут пожелтеть после длительного воздействия света.
Обработка с ЧПУ: Резаки вращаются по заданной траектории, чтобы разрезать твердые блоки (или прутки) из пластика или металла, удаляя лишний материал для изготовления деталей или прототипов, что представляет собой процесс уменьшения материала. По сравнению с добавками детали, обработанные на станках с ЧПУ, обладают превосходной прочностью и чистотой поверхности, а также являются относительно законченными. Диапазон выбранных материалов очень широк, тысячи типов позволяют производить детали с ЧПУ с множеством функций, таких как прочность на растяжение, ударопрочность, температура термической деформации, химическая стойкость и биосовместимость. Хорошие допуски подходят для сборки и функциональных испытаний.
Преимущества: Детали с ЧПУ имеют хорошее качество поверхности и строгие допуски, и можно выбрать различные термопласты и металлы инженерного класса. По сравнению с 3D-печатью прототипы могут быть доставлены в течение 24 часов в зависимости от сложности детали.
Минусы: Для некоторых сложных деталей обработка с ЧПУ может иметь некоторые ограничения. Например, очень сложно обрабатывать полые тонкостенные детали, а иногда приходится переворачивать и фиксировать заготовку специальными приспособлениями. Поэтому для обработки деталей сложной геометрической формы стоимость станков с ЧПУ относительно высока.
Вакуумное литье: Строго говоря, вакуумное литье — это процесс изготовления небольших партий деталей. Процесс пеногашения, смешивания, предварительного нагрева и формования залитого полиуретанового материала в условиях вакуума, а также проведение 2-3-часового процесса формования вторичного отверждения в камере с постоянной температурой при 60 ℃ – 80 ℃.
Преимущества: Реплика, изготовленная методом вакуумного литья, может достигать прочности и твердости исходных материалов, таких как АБС, а также может быть окрашена в соответствии с требованиями. Процесс вакуумной реплики позволяет производить небольшие партии пластиковых деталей со сложной структурой и одинаковой толщиной стенок, которые могут соответствовать определенным функциям и внешнему виду.
Минусы: Каждая форма может производить до 25 копий (в зависимости от сложности формы и материала отливки); Если детали требуют высокого качества (например, прозрачные или сложные конструкции), из одной пресс-формы можно изготовить только 12 или даже 10 реплик.
Сколько стоит быстрое прототипирование?
На этот вопрос трудно ответить. Быстрое прототипирование зависит от множества различных факторов со значительными различиями в стоимости. Например, если такая информация, как технология обработки, размер, количество, отделка поверхности, количество, материал и обработка поверхности, является неопределенной, трудно оценить, сколько будет стоить изготовление прототипа, которая может варьироваться от десятков долларов до тысячи долларов. Если вы завершили проектирование прототипа проекта, вы можете связаться с DDPROTOTYPE, ведущим производителем быстрого прототипирования в Китае, чтобы предоставить вам бесплатное предложение и бесплатно предоставить конструктивные предложения и возможные решения для вашего проекта.