Когда вы впервые сталкиваетесь с процессами изготовления прототипов, вы можете задаться вопросом, что они на самом деле означают и почему используется слово «быстрый». При таком обилии вариантов новые покупатели и продуктовые команды часто испытывают трудности с выбором подходящего решения для изготовления прототипов для своего проекта. Эта статья поможет вам разобраться в этих вопросах.

Краткий обзор ：Что такое быстрое прототипирование?

Проще говоря, быстрое прототипирование Производство позволяет быстрее изготавливать физические детали или модели. Оно значительно сокращает сроки выполнения заказа по сравнению с традиционными методами производства. Главное преимущество заключается в том, что оно позволяет дизайнерам, инженерам и покупателям тестировать и подтверждать правильность проектов с помощью прототипирования, прежде чем переходить к полномасштабному серийному производству.

Какие различные технологии относятся к быстрому прототипированию?

Аддитивное производство

При аддитивном производстве детали формируются по мере послойного нанесения материала. Это один из наиболее распространенных подходов в прототипировании. Он позволяет создавать сложные формы, которые трудно изготовить с помощью старых методов. Команды могут быстро тестировать новые дизайнерские идеи и контролировать затраты на ранних этапах разработки.

3D-печать методом FDM

FDM расшифровывается как послойное наплавление. В этом методе термопластичная нить подается, расплавляется, и деталь создается слой за слоем.
Для покупателя этот процесс окажется бюджетным вариантом для быстрого создания простых концептуальных моделей. Готовые детали имеют четкие линии слоев. Он не подойдет, если вам нужны сложные детали или высококачественные прототипы для демонстрации. Типичные материалы для FDM-печати — это PLA, ABS, PETG, PC и PP.

Примечание от покупателя:PLA-пластик, как правило, не проходит функциональные испытания и испытания на воздействие окружающей среды. Он может трескаться при многократной нагрузке и размягчается даже при умеренных температурах. ABS, PETG и TPU чаще выбирают, когда покупателям нужны функциональные образцы.

3D-печать по технологии SLA

Стереолитография (SLA) использует ультрафиолетовое излучение для послойного затвердевания жидкой фотосмолы. Она обеспечивает четкие детали и гладкие поверхности и широко используется в прототипировании для создания высококачественных прототипов дисплеев. Тем не менее, у смолы есть свои ограничения. Она недостаточно прочна и плохо переносит высокие температуры и длительное воздействие окружающей среды. Перед выбором смолы для вашего проекта по изготовлению прототипов следует оценить, подходит ли она для ваших задач.

3D-печать SLS и MJF

SLS расшифровывается как селективное лазерное спекание, а MJF — как многоструйное спекание. Оба метода используют лазерную или тепловую энергию для послойного сплавления полимерного порошка. Они популярны в прототипировании пластиковых деталей, когда стальная оснастка еще не готова. Они позволяют обрабатывать сложные внутренние структуры и хорошо подходят для функциональных испытаний. Следует помнить, что качество поверхности, механические характеристики и себестоимость могут сильно различаться в зависимости от процесса и геометрии детали при прототипировании.

Металлическая 3D-печать

Металлическая 3D-печать заслуживает внимания, если вам нужны плотные металлические компоненты для изготовления прототипов. В качестве естественного побочного эффекта на необработанных поверхностях напечатанных изделий часто появляются комки порошка и неровности. Обычно требуется последующая полировка для достижения требуемой точности и гладкой поверхности. Стоимость оборудования и печати выше, поэтому не забудьте заложить в бюджет вторичную обработку при планировании проекта по изготовлению прототипа.

Справочный документ по стандартам: ISO поясняет, что стандарты аддитивного производства охватывают процессы 3D-печати, материалы и оборудование, способствуя повышению качества, безопасности и стабильности. Покупатели, сравнивающие поставщиков или определяющие процесс производства, могут ознакомиться с этими стандартами. Обзор стандартов ISO в области аддитивного производства терминологию и соответствующие стандарты.

Обработка листового металла и вычитание металла

Этот набор методов изготовления прототипов охватывает механическую обработку цельных заготовок и формовку листового металла. Он отлично подходит, если вы хотите проверить реальные характеристики исходного материала на этапе изготовления образцов. Представьте себе это как вырезание из цельного блока или гибку тонких металлических листов. Мы берем заготовку и удаляем излишки материала, чтобы придать ей форму детали. При работе с листовым металлом плоские панели сгибаются до необходимой формы.

Обработка на станках с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ использует цифровые управляемые режущие инструменты для удаления лишнего материала из цельной заготовки, чтобы сформировать необходимую деталь для изготовления прототипа. Этот процесс широко используется для изготовления прототипов из конструкционного пластика и прецизионных компонентов, особенно когда требуется строгая функциональная проверка. Стоимость зависит от отходов материала, сложности детали и общего количества часов обработки. План программирования станка с ЧПУ также существенно влияет на конечное качество и допуски. Подрезы и сложные элементы обычно увеличивают сроки выполнения и стоимость.

Примечание для покупателя: Не следует предполагать, что идентичные CAD-файлы приведут к идентичным результатам обработки на станке с ЧПУ. Это распространенная ошибка. Станок — это всего лишь оборудование, а программа содержит фактическую логику производства. Результаты могут сильно различаться в зависимости от завода и отдельных инженеров. Программа ЧПУ задает траекторию движения режущего инструмента. Даже при использовании одного и того же чертежа и одного и того же станка, некачественное программирование может оставить глубокие следы от инструмента, вызвать смещение размеров или испортить всю деталь.

Другие процессы быстрого прототипирования

Далее я расскажу о вакуумном литье и быстром литье под давлением. Хотя они не относятся к типичным процессам аддитивного или субтрактивного производства, они играют важную роль в проверке прототипов и в процессах мелкосерийного предпроизводства.

Вакуумное литье

В вакуумном литье процесс «литья» включает в себя создание силиконовой формы из мастер-формы, а затем заливку смолы в форму под вакуумом для воспроизведения деталей. Важно отметить, что количество деталей, которые можно изготовить методом вакуумного литья, ограничено. При изготовлении слишком большого количества копий происходит деформация и образование пузырьковых дефектов. Более подробную информацию об этом методе изготовления прототипов см. в таблице ниже.

Как выбрать подходящий процесс быстрого прототипирования

Основываясь на многолетнем практическом опыте изготовления прототипов, мы предлагаем шесть факторов оценки для закупочных команд: материал, допуски, качество поверхности, количество, бюджет и сроки поставки. Для каждого сценария предлагаются рекомендуемые материалы, чтобы упростить принятие решения по изготовлению прототипов.

1 Материал

В качестве покупателя вы можете выбрать пластмассы, обработанные на станках с ЧПУ, такие как ABS, POM, PA66, а также алюминий и нержавеющую сталь, для деталей, требующих высокой механической прочности при функциональных испытаниях и испытаниях на долговечность. Быстрое литье под давлением использует стандартные производственные гранулы, такие как ABS, PC и TPU.

Точность размеров

В качестве покупателя, когда важна точная сборка и проверка на защелкивание при изготовлении прототипов, следует обращаться к конструкционным пластикам, обработанным на станках с ЧПУ, металлу, изготовленному на станках с ЧПУ, и технологии быстрого литья под давлением (SLS). В качестве основных материалов здесь используются поликарбонат (PC), полиоксиметилен (POM), полиамид (PA) и алюминий. Для простых сборок с умеренными требованиями к точности следует использовать смолу для SLA-печати или жесткий полиуретан. PLA-пластик, полученный методом FDM, подходит для приблизительных концептуальных моделей, где точность менее критична.

Внешняя поверхность

Для изготовления прототипов, включая дисплеи, покрытия и нанесение логотипов, покупатель может выбрать смолу SLA, ТПУ, полученный методом вакуумного литья, или полируемый ABS/PC, изготовленный на станках с ЧПУ. Нейлон, полученный методом SLS, ПЭТГ, полученный методом FDM, и необработанный металл, изготовленный на станках с ЧПУ, подходят для функциональных конструкций без строгих требований к поверхности.

Объем производства

Для покупателей 3D-печать хорошо подходит для партий от одной до пяти единиц. Лучше использовать смолу SLA, SLS PA12 или конструкционные пластики для ЧПУ. Для партий от десяти до пятидесяти деталей подходит вакуумное литье с использованием гибкого ТПУ или жесткой полиуретановой смолы. Для партий от 50 до 1000 деталей в прототипировании лучше всего подходит быстрое литье в алюминиевые формы с использованием материалов производственного класса, таких как ABS, PC и PP.

Цикл доставки

Для покупателей срочные заказы, выполняемые за 1–3 дня, обрабатываются с помощью 3D-печати с использованием SLA-смолы или FDM-ПЭТГ. Сроки выполнения 3–6 дней позволяют использовать цельнолитые изделия, изготовленные на станках с ЧПУ или методом вакуумного литья из конструкционных пластиков и полиуретановой смолы. Быстрое литье под давлением с использованием алюминиевых форм подходит для изготовления прототипов за 7–14 дней с применением термопластов серийного производства.

Заключение

Не существует единого оптимального процесса быстрого прототипирования для каждого проекта. Мы рассмотрели эти процессы изготовления прототипов и рекомендации по выбору. Возможно, вам все же потребуется индивидуальная консультация для вашего уникального продукта. Отправьте нам ваши CAD-файлы, спецификации, количество и сроки выполнения. Грашин Наша команда оценит ваш проект и составит соответствующее коммерческое предложение.