Как лучше всего сделать металлический прототип?

Металлические прототипы важны для бизнеса во многих отраслях, от аэрокосмической до электронной, потому что эффективный металлический прототип может привести к более качественному готовому продукту.

В этой статье обсуждается важность металлических прототипов и рассматриваются ситуации, в которых металлические прототипы предпочтительнее пластиковых.

Также обсуждаются различные эффективные методы создания металлических прототипов:обработка с ЧПУ, 3D-печать (аддитивное производство), формовка листового металла, литье и экструзия. 3ERP может объединить несколько процессов и предложить лучшее решение для ваших потребностей в металлических прототипах.

Что такое металлический прототип?

В мире производства прототип — это макет или набросок детали. Прототипы создаются задолго до начала производства, что позволяет дизайнерам тестировать и разрабатывать детали.

В зависимости от производственного процесса, используемого для создания прототипов, прототипы могут изготавливаться из различных материалов.

Металлические прототипы — это прототипы, изготовленные с использованием технологии производства металла, такой как обработка на станках с ЧПУ, литье или формование листового металла. Они могут быть изготовлены из алюминия, стали или любого другого материала, выбранного командой инженеров.

Хотя металл часто используется для изготовления предварительных прототипов — продвинутых прототипов, которые точно имитируют конечную деталь, — его также можно использовать для прототипов на ранних стадиях.

Металл может быть предпочтительнее по функциональным или эстетическим причинам или по обоим причинам.

Зачем делать металлический прототип, а не пластиковый?

В некоторых случаях инженеры могут создавать пластиковые прототипы деталей, которые впоследствии будут изготавливаться из металла.

Это может произойти по многим причинам. Во-первых, многие прототипы не имеют функциональной или механической роли, поэтому не имеет значения, обладают ли они определенными характеристиками, такими как прочность, пластичность и проводимость.

А если материальные характеристики прототипа не важны, имеет смысл создать прототип из дешевого и легкодоступного материала. Во многих случаях пластик является самым дешевым вариантом.

Но некоторые прототипы делают имеют специальные функции.

Функциональные прототипы, гибридные прототипы и опытные образцы должны выполнять определенную роль, для которой могут потребоваться определенные характеристики материала. Металл часто является лучшим поставщиком этих характеристик.

И даже нефункциональные прототипы могут выиграть от металла. Прототипы, которые используются для демонстрации концепта, часто выглядят лучше, если они сделаны из металла, особенно если деталь будет производиться серийно из металла.

Таким образом, изготовление металлических прототипов может повысить шансы на ранние инвестиции и коммерческий успех.

Создание металлического прототипа также имеет важное экономическое преимущество в долгосрочной перспективе.

Если деталь в конечном итоге будет массово производиться из металла, относительно легко превратить металлический прототип в готовый металлический продукт. С другой стороны, пластиковый прототип, напечатанный на 3D-принтере, не может быть легко преобразован в металлическую производственную деталь.

Преимущества металлических прототипов:

• Лучшие механические/функциональные характеристики
• Более точное тестирование
• Лучший внешний вид
• Больше шансов заинтересовать инвесторов
• Проще перейти в рабочую среду

Как лучше всего изготавливать металлические прототипы?

Из-за своей геометрии, допусков или количества некоторые металлические прототипы могут подходить только для одного производственного процесса, такого как обработка на станках с ЧПУ или 3D-печать.

Однако большинство деталей можно изготовить разными способами.

В этом случае нам нужно выяснить, какой метод является лучшим с точки зрения достижения наилучшего механического результата, а также сведения к минимуму затрат и времени производства. Вот краткое введение в несколько распространенных методов изготовления металлических прототипов:

Прототипы металлообработки

Обработка на станках с ЧПУ — довольно доступный способ создания металлических прототипов.

Станок с ЧПУ использует компьютерные инструкции для направления металлорежущего инструмента, который точно удаляет участки материала с металлического блока.

Механическая обработка — полезный инструмент для создания прототипов, поскольку цифровые проекты САПР можно легко изменять между прототипами, что повышает эффективность рабочего процесса. Также легко сделать дубликаты или передать дизайн другим сторонам.

Этот процесс также совместим с рядом металлов, хотя некоторые сорта алюминия могут предложить наилучшее сочетание качества и обрабатываемости.

Прототипы, изготовленные на станках с ЧПУ, довольно доступны, поскольку они не требуют инструментов и, следовательно, не имеют минимального количества заказа. Однако из-за субтрактивного характера процесса возникают некоторые потери материала.

Что касается свободы проектирования, 4-осевые и 5-осевые станки с ЧПУ предлагают исключительную гибкость для создания сложных деталей с подробными функциями.

Плюсы:

Низкая стоимость, свобода дизайна, выбор материала

Минусы:

Некоторые потери материала

Вот несколько примеров прототипов металлообработки, созданных 3ERP. Это просто для того, чтобы дать вам общее представление о типах деталей, подходящих для обработки на станках с ЧПУ.

Прототипы 3D-печати из металла

3D-печать — еще один довольно доступный способ создания металлических прототипов, хотя машины для аддитивного производства металла намного дороже, чем 3D-принтеры FDM, которые печатают только пластмассы.

3D-печатные металлические прототипы можно изготавливать с использованием таких технологий аддитивного производства, как селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS).

Как и при обработке на станках с ЧПУ, при 3D-печати в качестве входных данных используются цифровые модели, что позволяет быстро вносить изменения в конструкцию.

Но одним из самых больших преимуществ 3D-печати металлом является геометрическая гибкость. Металлические прототипы, напечатанные на 3D-принтере, могут иметь очень сложные элементы, в том числе сложные внутренние сечения, поскольку они строятся слой за слоем, а не вырезаются из цельного блока.

Металлические прототипы могут иметь менее впечатляющую отделку поверхности, чем другие формы металлических прототипов, хотя хорошая обработка поверхности может смягчить эту проблему.

Некоторые металлы доступны в виде порошка AM, но варианты менее разнообразны, чем для других процессов.

Плюсы:

Низкая стоимость, свобода дизайна

Минусы:

Прочность детали, выбор материала

Из-за подрезов и внутренних каналов это типичные детали, и у вас нет ничего лучше, чем 3D-печать.

Прототипы из листового металла

Изготовление листового металла — это группа процессов, связанных с резкой, деформацией и сборкой листов металла. Он используется для изготовления функциональных элементов, таких как кронштейны, корпуса и промышленные детали.

Для проектов из листового металла может быть целесообразно создать функциональный металлический прототип, используя те же методы работы с листовым металлом, которые будут использоваться во время производства.

Процессы формирования листового металла включают лазерную резку, штамповку, гибку, вращение и сварку.

Прототипы из листового металла гарантированно прочные и качественные. Однако они могут быть более дорогими, чем альтернативы, если требуется несколько процессов формования.

Например, для прототипа прямоугольного кронштейна с отверстиями может потребоваться три отдельных станка:лазерный резак, тормоз и штамповочный станок, в то время как аналогичный прототип можно сделать, используя только станок с ЧПУ или 3D-принтер.

Изготовление листового металла может быть особенно полезно, если требуется несколько копий прототипа.

Плюсы:

Качество производства, диапазон производственных процессов

Минусы:

Требуемое время, ограниченная свобода дизайна

Прототипы металлического литья

Литье — это процесс заливки жидкого металла в форму для формирования детали.

Литье металла обычно не считается процессом прототипирования, так как для него требуется специальное оборудование, а создание формы — трудоемкий и дорогостоящий процесс. Поэтому экономически нецелесообразно создавать пресс-форму только для одного или двух прототипов.

Но есть особые способы создания металлических прототипов с помощью литья.

Например, при литье по выплавляемым моделям мы можем использовать 3D-принтер для создания восковой модели, а затем эту модель можно использовать для создания доступной формы для литья металлических прототипов.

С помощью литья под давлением мы можем снизить стоимость оснастки различными способами. Один из способов заключается в создании простой формы, а затем добавлении мелких элементов после. литье на станке с ЧПУ. (Этот метод работает только в небольших количествах; последующая обработка тысяч деталей заняла бы слишком много времени.)

Прототипы из литого металла относительно дороги, но инструменты можно оставить для производства мостов, что может в конечном итоге сэкономить деньги клиента в долгосрочной перспективе.

Плюсы:

Чрезвычайно прочные детали, качество изготовления

Минусы:

Требуются дорогие инструменты, требуется специальное оборудование

Прототипы экструзии металла

Экструзия металла — это еще один метод металлообработки, который обычно не считается процессом прототипирования.

В процессе экструзии материал проталкивается через фигурное отверстие в матрице, в результате чего получается удлиненная деталь с однородным поперечным сечением.

Большинство экструзионных компаний имеют дело только с крупносерийными производственными заказами, а одноразовые прототипы не стоят потраченного времени.

Однако иногда стоит использовать экструзию металла для изготовления металлических прототипов, и 3ERP — один из немногих поставщиков таких услуг.

Экструзия применяется почти исключительно для алюминиевых сплавов и подходит для простых деталей, таких как металлические стержни, кронштейны и соединения.

Этот процесс подходит для тестирования и подготовки к производству прототипов, когда прототип экструзионного металла точно имитирует конечную деталь. Это не рекомендуется для деталей, которые будут производиться с использованием любой другой технологии.

Плюсы:

Качество производства

Минусы:

Ограниченный ассортимент материалов

3ERP создала мощную цепочку поставок для большинства производственных процессов, и у нас также есть возможность комбинировать несколько процессов. Поэтому мы можем предложить лучшее решение для ваших металлических прототипов. Свяжитесь с 3ERP сегодня, чтобы получить бесплатное предложение