Лучшие руководства по созданию пластикового прототипа

---

Мы не можем представить современную промышленность без пластмасс. Современные промышленные полимеры просты в производстве и переработке. Они обладают значительной прочностью, отличной коррозионной стойкостью и, прежде всего, очень малым весом по сравнению с любым металлом. Именно поэтому они так популярны среди промышленных дизайнеров. Из-за такой популярности методы изготовления пластиковых прототипов были в тренде последние пару десятилетий. Посмотрим, что они могут нам предложить сейчас.

Пластиковые прототипы сегодня

В течение долгого времени производство пластмасс было областью массового производства. Вы должны были иметь форму для литья под давлением и станок, который впрыскивает пластик в форму. Вся система была очень дорогой, и любые изменения в конструкции такой системы обходятся очень дорого. Вот почему металл долгое время был материалом номер один для прототипирования, особенно после быстрого развития цифровых систем и, следовательно, машин с числовым программным управлением. Однако все изменилось с появлением процессов быстрого прототипирования.

Разработка быстрого прототипирования пластика

Первой среди них была технология вакуумного литья силикона, которая заменила жесткую оснастку на мягкую. Силиконовые формы намного дешевле и проще в изготовлении.

Следующие изменения были внесены инновационными процессами аддитивного производства, которые вообще не требовали заготовок или инструментов. Кроме того, они предлагают непревзойденную свободу дизайна.

Наконец, процессы обработки с ЧПУ позволили быстро литье пластмасс под давлением. Алюминиевые сменные пресс-формы, обладающие лучшей технологичностью по сравнению с инструментальной сталью, позволяют сократить время изготовления оснастки до 60%. Кроме того, сменить полость в алюминиевой форме намного проще, чем в термообработанной стальной.

Преимущества быстрого прототипирования пластика

• Стоимость пластикового прототипа. Пластмассовые материалы обычно имеют низкую температуру плавления, хорошую ремонтопригодность и в целом просты в обработке. Это делает производство пластиковых прототипов довольно дешевым. Если у вас нет большого бюджета, вы можете в принципе купить силикон, залить им мастер-модель (сделанную вручную, если хотите), подождать и отлить детали дома.
• Долговечность . Пластмассовые материалы обладают большой износостойкостью. Они обладают хорошей стабильностью, усталостной прочностью и фрикционными свойствами. Тем не менее, вы должны стараться оберегать их от ультрафиолетового излучения и низких температур, так как некоторые полимеры в таких условиях становятся хрупкими.
• Надежность . Процессы пластикового прототипирования хорошо развиты. Есть много профессиональных служб литья под давлением, которые используют такие методы каждый день. Если вы сомневаетесь в выборе лучшего метода и способе его выполнения, вы всегда можете посоветоваться с профессионалами.
• Вторичная переработка . Эпоха, когда пластиковое загрязнение было самой большой экологической проблемой, прошла. Современные промышленные пластмассы предназначены для вторичной переработки, их производство без каких-либо крупных вредных отходов.
• Время выполнения . Современные процессы быстрого прототипирования идеально подходят для изготовления небольших партий пластиковых деталей. В некоторых случаях вы можете получить свой прототип в течение одной недели, заказав услуги литья под давлением. Все это связано с тем, что для создания пластиковых прототипов требуется очень небольшая постобработка.

Где могут помочь пластиковые прототипы

Пластиковые детали-прототипы используются не только для создания посуды и бытовой техники. У них есть еще много применений. Например, многие изделия медицинского назначения изготавливаются из пластика, поскольку некоторые полимеры хорошо сочетаются с тканями человека и очень легкие. Прозрачные пластиковые детали широко используются в автомобильном освещении. Они менее хрупкие, чем стекло. Многие пластмассы обеспечивают хорошую изоляцию или теплоизоляцию деталей, поэтому, если у продукта есть некоторые поверхности, которые нагреваются или находятся под высоким напряжением, пластиковые ручки и корпуса обеспечивают безопасность пользователя. Из-за хороших фрикционных свойств некоторые полимеры используются для изготовления дешевых и эффективных подшипников.

Четыре основных варианта быстрого прототипирования пластика

С быстрым развитием обрабатывающей промышленности, литья, 3D-печати, литья под давлением и обработки с ЧПУ. Эти технологии, основанные на быстродействующих инструментах прототипирования на основе 3D-САПР, широко используются в пластиковых деталях.

1.Технологии литья для изготовления пластиковых прототипов

Силиконовое литье — отличный процесс для изготовления прототипов из пластика небольшими партиями, поскольку для создания форм требуется мастер-модель (образец). Обычно вы подвешиваете мастер-модель над пустым баком. Затем вы добавляете в модель какие-то технологические элементы (обычно тоже пластиковые), например, канал для заливки пластика, вентиляцию и т.д. После этого вы заливаете жидкий силикон в резервуар, ждете, пока он затвердеет, и иногда сушите его в духовке. Вы делите форму пополам, и она готова к производству до 25 пластиковых деталей. Капитальные вложения не требуются

2. Как использовать 3D-печать для прототипирования пластика

Аддитивное производство или, как его часто называют, 3D-печать — сравнительно инновационный процесс изготовления различных деталей. Что определяет 3D-печать, так это изменение массы. Заготовка обычно больше конечной части. Однако для АМ все по-другому. Заготовка – это либо порошок, либо тонкая нить. Он наносится на базовую плиту принтера слой за слоем и спекается или отверждается для копирования текущего поперечного сечения детали. С момента своего изобретения в 1980-х годах компания AM сделала большой шаг вперед. Точность, чистота поверхности, выбор материала и время выполнения заказа при аддитивном производстве.

Селективное лазерное спекание (SLS)

Селективное лазерное спекание — это первый процесс среди многих аддитивных технологий, используемых для быстрого прототипирования пластмасс. Это наиболее универсальный тип аддитивных процессов, который можно использовать практически для любого типа материала. Среди них, конечно же, пластмассы. Для их спекания не требуется большой мощности лазера, а основное преимущество нанесения порошка на опорную пластину заключается в том, что она в некоторой степени служит опорной конструкцией для нависающих элементов.

Моделирование методом наплавления (FDM)

FDM — это самый дешевый и простой аддитивный процесс, доступный для изготовления пластиковых прототипов. Многие любители создают 3D-принтеры FDM в домашних условиях. FDM использует исходный материал в виде пластиковой нити, которая сжижается и укладывается на пластину в виде текущего поперечного сечения детали. Нависающие конструкции поддерживаются другим материалом — более хрупким типом пластика, который легко снимается. В целом, FDM — это самый дешевый процесс, который дает наихудшее качество поверхности и качество и требует дополнительной последующей обработки, если важна эстетика.

Стереолитография (SLA)

SLA считается отцом всех процессов 3D-печати. Это также процесс с лучшим качеством деталей. Поверхностная обработка практически идеальна, а точность ограничена только диаметром УФ/лазерного луча. Этот процесс широко используется для изготовления мастер-моделей для будущего литья и прототипов, когда речь идет об эстетике. SLA, однако, является самым дорогим процессом, так как жидкий полимер очень дорог, и вы можете залить значительное количество его в резервуар. Еще одна проблема с SLA — это вспомогательные структуры. Они могут быть изготовлены только из модельного материала и должны быть удалены механически. Это может оставить пятна на поверхности, которую необходимо обработать.

Многоструйная печать (MJP)

Мультиструйная печать является одним из популярных вариантов изготовления прототипов из пластика, поскольку она имеет множество преимуществ, которые предлагает FDM, и лишена некоторых недостатков процесса SLA. Суть MJP заключается в расплавлении необработанного пластика на капли и выдаче их из сопла принтера по необходимому контуру. Преимущество MJP в том, что качество деталей аналогично SLA, но вам не нужно заливать целый бак жидкого полимера и думать, что вы собираетесь делать с остальным. MJP также является единственным многоцветным процессом среди упомянутых.

Постобработка прототипов, напечатанных на 3D-принтере

Несмотря на достижения в области аддитивного производства, во многих случаях пластиковые детали требуют некоторой постобработки. Наиболее распространенные методы включают механическую обработку, полировку и химические процессы. Первый метод довольно прост. Вы устанавливаете изготовленную деталь в станок и обрабатываете ее фрезой. Полировка хорошо знакомый процесс. Для получения идеальной поверхности используется специальная паста и полировальный инструмент. Химические процессы включают обработку ацетоном и покрытие. Первый из них использует газообразный ацетон, чтобы расплавить поверхность детали и сделать ее более гладкой. Этот процесс очень эффективен, но подходит для ограниченного числа полимеров. Покрытие более универсальное. Вы в основном покрываете деталь краской или каким-либо другим элементом, чтобы улучшить качество поверхности.

Готовы начать свой новый проект прямо сейчас?

3. Как создать пластиковый прототип с помощью быстрого литья под давлением

Быстрое литье пластмасс под давлением представляет собой разновидность традиционной технологии изготовления пресс-форм для литья под давлением. Основное отличие в деталях. Например, быстрые пресс-формы имеют больше стыков. Полость формы соединена с основанием. Итак, если вам нужно изменить конструкцию, вы можете просто удалить полость и изменить ее, не меняя никаких других элементов. Это снижает точность, но увеличивает гибкость. Кроме того, вместо закаленной стали, рассчитанной на миллионы итераций, используются алюминиевые сплавы. Они, конечно, менее долговечны, но их технологичность выше до 5 раз. Все модификации позволяют использовать литье пластмасс под давлением даже для прототипов. Однако рекомендуется использовать его для самых качественных работ, так как этот процесс все еще довольно затратен.

4. При использовании станков с ЧПУ для создания пластиковых деталей

Когда дело доходит до обработанных пластиковых и металлических компонентов, многие производители пластиковых прототипов используют обработку с ЧПУ для проверки формы, подгонки и функциональных испытаний пластиковых деталей из-за его преимуществ в области прототипирования. С улучшением выбора материалов производственного класса, который приносит механическая обработка, в Wayken мы используем прототипирование с ЧПУ для создания пластиковых прототипов и металлических деталей, что позволяет вашей команде дизайнеров точно имитировать внешний вид и функции конечного продукта, отражая достоверность сборочных работ, и предоставить действительное время и пространство для изменения и оптимизации дизайна.

Будущее технологии быстрого прототипирования пластика

В будущем большинство профессионалов предсказывают, что аддитивное производство займет еще большую долю рынка прототипирования. В конце концов, он идеально подходит для этого случая. Если будут сделаны еще какие-то разработки для увеличения скорости печати и качества деталей. Пористость также является актуальной проблемой. Проводится много исследований, чтобы преодолеть недостатки 3D-печати, и вполне вероятно, что AM станет идеальным выбором для создания пластиковых прототипов в следующем десятилетии, если не будет изобретен какой-то другой инновационный процесс. Если вам нужна дополнительная информация, вы можете найти наши возможности обработки пластмасс.