Металлический прототип:изучение четырех методов быстрого прототипирования металла

Прототип – это физическая модель или образец, который делается для проверки нового дизайна, концепции или процесса на ранней стадии. Он широко используется в различных отраслях, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность, производство медицинских устройств, электронику и архитектуру.

Металлические прототипы никогда не получат должного признания за свою роль в нашем обществе. Они настолько важны, что каждый продукт, который мы используем в нашей повседневной жизни, начинается с них. Потому что процесс прототипирования — это шаг между оценкой и окончательной доработкой новой идеи.

Что такое металлический прототип?

Металлический прототип — это объект, используемый в качестве образца или модели нового продукта. Прототип позволяет производителям и дизайнерам преобразовать идею или концепцию в физический объект. Затем элемент можно использовать как часть процесса разработки продукта для тестирования, демонстрации или дальнейшей работы по проектированию.

Металлический прототип может быть изготовлен с использованием различных методов, включая 3D-печать, обработку с ЧПУ, литье, изготовление прототипов из листового металла и т. д. Хотя эти прототипы могут быть изготовлены из различных материалов, таких как алюминий, углеродистая сталь, листовой металл, латунь, медь, и бронза являются наиболее широко используемыми.

Применение и функции металлических прототипов

1. Металлические прототипы используются в самых разных отраслях промышленности из различных металлических материалов. Их можно использовать в строительной отрасли для создания моделей новых зданий или мостов, а также в автомобилестроении для образцов легковых и грузовых автомобилей.

2. В производственных процессах также используется жидкий металл для создания прототипов или тестовых моделей новых инструментов, крепежных деталей, электронных устройств или предметов домашнего обихода.

3. Производители могут использовать процесс прототипирования для тестирования и усовершенствования новых инструментов перед началом полномасштабного производства. Металлический прототип может принимать разные формы, в зависимости от целей разработчика. Он может просто действовать как физическое представление предлагаемого объекта без фактической функциональности.

Некоторые модели-прототипы могут иметь полную функциональность и выполнять точно такие же задачи или действия, что и предлагаемый объект. Например, металлический прототип новой ручной установки может состоять только из полого корпуса, который можно использовать для изготовления подробных прототипов.

4. Металлические прототипы предлагают множество преимуществ производителям и дизайнерам. Их можно использовать для тестирования дизайна или функций, чтобы производитель мог улучшить продукт перед запуском производства. Их также можно использовать, чтобы заинтересовать инвесторов или потенциальных покупателей новым продуктом.

Почему выбирают изготовление металлических прототипов?

После того, как я решил сделать экспресс-прототип, возникнет другой вопрос:делать прототип из металла или из пластика? По сравнению с пластиком, быстрое прототипирование металла имеет несколько конкурентных преимуществ. Чтобы узнать преимущества, давайте посмотрим ниже:

<сильный>1. Отличная прочность

Нержавеющая сталь, алюминий, титан и магниевые сплавы обладают несколькими выдающимися свойствами, одним из которых является их прочность и долговечность.

Если разработанная деталь будет подвергаться воздействию экстремальных условий, таких как сильная жара, ветер и необходимость выдерживать большой вес, это идеальное решение, поскольку большинство пластиковых деталей не такие прочные и долговечные.

<сильный>2. Невероятная экономичность

Интуитивно мы можем подумать, что пластик дешевле металла, и в какой-то степени это правильно. Однако пластиковые компоненты быстрее изнашиваются, и их следует заменять раньше.

Еще одна причина, по которой изготовление детали из металла, а не из пластика, является более рентабельным, заключается в уникальной структуре. Таким образом, металлический прототип в некоторых случаях более перспективен и конкурентоспособен по сравнению с пластиковым.

<сильный>3. Металлическая поверхность

Если вы ищете металлическую, гладкую и блестящую поверхность, это определенно то, что вам нужно. Кроме того, металлические прототипы можно анодировать для придания коррозионно-стойкой отделки, а пластиковые прототипы можно только красить. Это также делает металлические прототипы беспрецедентными.

<сильный>4. Универсальные приложения

Сам материал, металл, дает больше свободы в дизайне и может использоваться в самых разных областях. Как на этапе прототипа, так и на этапе производства металл предпочтительнее как с функциональной, так и с эстетической точки зрения.

4 метода изготовления металлических прототипов

Существуют разные методы изготовления металлических прототипов, и, как и у каждой медали, есть две стороны, разные методы имеют разные преимущества и недостатки. В быстром прототипировании металлов эти технологии включают обработку с ЧПУ, 3D-печать металлом, изготовление листового металла, метод литья металла и другие процессы. Теперь давайте рассмотрим все тонкости каждого из них.

1. CNC-обработка металлических прототипов

Обработка с ЧПУ (механическая обработка с числовым программным управлением) — это компьютеризированный производственный процесс, в котором используются общие методы для предварительно запрограммированного программного обеспечения для управления всем движением производственного оборудования.

Материалы, которые подходят для обработки металлов с ЧПУ, включают алюминиевые сплавы, медь, сталь (особенно нержавеющую сталь), титановые сплавы, сплавы цинка и сплавы магния. Хотя это популярный метод производства, его плюсы и минусы до сих пор остаются неизвестными для некоторых.

Некоторые станки с ЧПУ работают только в плоскостях X и Y, в то время как другие работают в трех измерениях (плоскости X, Y, Z). Как правило, вы можете увидеть 3-х, 4-х, 3+2-х и 5-осевые станки в механическом цехе с ЧПУ с лучшим решением.

Основные преимущества:

Нет минимального заказа – Поскольку для обработки с ЧПУ не требуется пресс-форма, не существует такого понятия, как MOQ. Поэтому цена за 10 штук и 30 штук очень близка. Если вы хотите производить металлические компоненты в небольших объемах, обработка на станках с ЧПУ станет для вас идеальным вариантом.

Дополнительные параметры материала - Как упоминалось выше, существует широкий выбор металлических блоков, когда они приходят. Однако чаще всего выбирают алюминий, сталь и медь, поскольку они обладают отличными механическими и термическими характеристиками.

Высокая точность – Медицинская, аэрокосмическая и робототехническая промышленность часто связаны с высокими технологиями, и компоненты, используемые в полевых условиях, должны быть высокоточными. Он может быть сложным, высокоточным и сильным.

Недостатки:

Более высокая стоимость единицы – Хотя на станках с ЧПУ можно производить изделия с высокой точностью, для сложных проектов это может занять много времени. В отличие от литья или печати, это дорого, когда количество значительно. В таких случаях обработка на ЧПУ не рекомендуется, если нет требований к поверхности и точности.

Материальные отходы - это субтрактивный метод производства для массового производства, что означает, что часть материала будет удалена из металлических блоков, поэтому отходы материала неизбежны.

2. 3D-печать металлических прототипов

3D-печать металлом, также известная как аддитивное производство, представляет собой технологию создания физических объектов путем печати слоев клейких материалов, таких как металлический или пластиковый порошок, с использованием файлов цифровых моделей.

Поднявшись как новая звезда в обрабатывающей промышленности, 3D-печать функционирует как дополнительная или альтернативная технология, и в последние годы она быстро развивается. Обычно это полезно для легких и сложных одноразовых изделий с коротким жизненным циклом.

Основные преимущества:

Свобода дизайна – Подрезы и внутренние структуры сложны для обработки на станках с ЧПУ, поэтому 3D-печать – единственный метод создания очень сложных элементов. Это позволяет дизайнерам и инженерам создавать физический прототип без конструктивных ограничений.

Быстрое время обработки – Помимо свободы дизайна, 3D-печать имеет еще одно преимущество:быстрое изготовление металлического прототипа. Это подходит, когда требуется, чтобы время производства было коротким, особенно для дизайнерских проектов.

Недостатки:

Грубая отделка поверхности – По сравнению с деталями, изготовленными на станках с ЧПУ, металлические прототипы, напечатанные на 3D-принтере, менее прочны и имеют более грубую поверхность. Вы можете почувствовать грубое прикосновение и увидеть неровную поверхность.

Низкая рентабельность — Хотя вы можете видеть, что 3D-печать пластиковых изделий в настоящее время довольно распространена, 3D-печать металлом не так распространена, поскольку металлический порошок, используемый для печати, дорог. Это противоречит бизнес-модели, в которой прибыль важнее всего.

3. Прототипы металлического литья

Это процесс формирования жестких металлических литых деталей. Расплавленный металл заливается в форму, и когда металл и форма остынут, металлическая деталь будет извлечена из формы и перейдет к следующему раунду.

Этот процесс использовался в течение тысяч лет, и он все еще растет. Литье по выплавляемым моделям — это недорогой способ изготовления больших объемов изделий сложной формы и дизайна.

С развитием технологий в настоящее время люди могут печатать пресс-формы на 3D-принтере или обрабатывать их на станках с ЧПУ, что удешевляет и ускоряет изготовление прототипов.

Основные преимущества:

Качество производства – иногда наши клиенты могут обратиться к нам за металлическим прототипом, но при переходе к серийному производству они потребуют металлического литья. Так что, если конечные продукты будут изготавливаться в литье, прототипы обеспечивают качество производства. Вы получите что-то функциональное и надежное, что делает его достойным того, за что вы платите.

Размер и вес — Если вы хотите построить 20-футовый металлический прототип, литье будет вашим единственным выбором. Он просто слишком велик, поэтому вряд ли его можно будет изготовить с помощью ЧПУ или 3D-печати. Размер и вес не ограничиваются литьем. Из него можно создать что угодно:от небольшого настольного гаджета до заводского варианта опреснителя.

Недостатки:

Высокая стоимость формы – Хотя пресс-форму можно зарезервировать для будущего использования, стоимость пресс-формы слишком высока для небольшого проекта металлического прототипа. Это скорее технология массового производства.

Грубая отделка поверхности – Прототипы металлических отливок имеют относительно шероховатую поверхность, поэтому следует учитывать более широкий допуск. Это не подходит для прототипов с сопряженными интерфейсами.

4. Прототипы листового металла

Изготовление листового металла - еще один метод изготовления прототипов. При макетировании листового металла лист стандартной толщины (обычно тонкий) кладется на стол, где лазерный резак с помощью программы выполняет выкройку.

Затем будут предприняты различные процессы формовки, включая вращение, гибку, штамповку и сварку, в зависимости от требований к геометрии. Прототип из листового металла подходит для корпуса, кожуха и несущих каркасов.

Основные преимущества:

Экономично – Из-за быстрого времени изготовления прототипов из листового металла это метод металлообработки, позволяющий получать детали хорошего качества.

Заменяемый- Одним из самых больших преимуществ листового металла является то, что его можно заменить. Когда для сборки используется несколько компонентов, отдельные детали могут быть удалены и заменены новыми. Это сократит расходы, особенно на новые изменения или корректировки, которые необходимо внести.

Качество производства – Поскольку прототипирование – это промежуточный этап между дизайном и конечным продуктом, качество производства важно для тестирования продукта, а прототипы из листового металла обычно являются качеством конечного продукта

Недостатки:

Ограниченная свобода дизайна – В отличие от станков с ЧПУ или 3D-печати, прототипирование из листового металла не дает столько свободы в дизайне.

Более широкий размерный допуск – По сравнению с другими методами металлообработки прототипы из листового металла не могут обеспечить такие жесткие допуски на размеры.

Короче говоря, если вам нужно быстрое выполнение работ и низкая стоимость, 3D-печать — лучший вариант. Однако, если вам нужна высокая степень точности или сложная геометрия, обработка с ЧПУ — лучший выбор. Металлическое литье и изготовление прототипов из листового металла — хорошие варианты для больших или сложных деталей. Какой бы метод вы ни выбрали, убедитесь, что вы работаете с квалифицированным производителем прототипов, чтобы получить наилучшие результаты.

6 ключевых моментов для быстрого прототипирования металла

1. Свойства материала :При прототипировании с использованием металла важно учитывать механические и физические свойства материала. Разные металлы имеют разную прочность и плотность.

Материал для быстрого прототипирования металла можно производить с помощью станков с ЧПУ, прямого лазерного спекания металла, лазерной резки или печатных деталей для идеального проектирования.

2. Обрабатываемость :Обрабатываемость металла относится к его способности резать или формовать с помощью станков. Некоторые металлы легче поддаются механической обработке, чем другие, а это означает, что им легче придать желаемую форму.

3. Инструменты :Для изготовления металлического прототипа вам потребуется специальная оснастка. Этот инструмент может быть дорогим и может быть недоступен. Прежде чем выбирать металл для прототипирования, важно учитывать, являются ли стоимость и доступность инструментов проблемой.

4. Отделка поверхности :обработка поверхности металлических деталей может быть важным фактором при создании прототипа. Некоторые металлы имеют более грубую поверхность, чем другие, что может повлиять на внешний вид и функционирование прототипа.

5. Стоимость :Форма и субтрактивный или аддитивный характер процесса прототипа определяют время его выполнения, сложный дизайн требует больше времени. Стоимость прототипирования с использованием металла может быть значительной, особенно если требуются специальные инструменты. Перед выбором металла для быстрого прототипирования важно учитывать стоимость материалов и изготовления.

6. Объем и бюджет :объем массового производства может быть скорректирован в соответствии с вашим бюджетом и подходящим методом, упомянутым выше.

Заключение

В заключение, металлические прототипы являются важным шагом в процессе разработки продукта. Они позволяют протестировать конструкцию и внести необходимые изменения, прежде чем переходить к производству.

Кроме того, они могут помочь вам сэкономить деньги и время, обнаружив потенциальные проблемы на ранней стадии. Понимая преимущества металлических прототипов, вы можете сделать процесс разработки продукта максимально эффективным.

Располагая передовым оборудованием и высококвалифицированной профессиональной командой, компания WaKen специализируется на быстром прототипировании пластмасс и металлов. От станков с ЧПУ с жесткими допусками и нестандартной отделкой до 3D-печати со сложной геометрией и недорогой быстрой оснастки — мы можем помочь вам повысить гибкость на каждом этапе жизненного цикла продукта. Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной информации о ваших проектах!