Изготовление прототипов с помощью 3D-печати

Прототип является первым образцом продукта, который будет произведен, служит отправной точкой для проведения необходимых модификаций, моделью для воспроизведения или матрицей для изготовления формы.

Таким образом, прототипирование — это экспериментальный процесс. с помощью которых проектные группы могут материализовать свои идеи. Прототипирование — очень полезный процесс в различных секторах, позволяющий выполнять итерации до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат.

Изображение 1. Прототип шлема, напечатанный на 3D-принтере с помощью Raise Pro2 Plus. Источник:KIDO Sports.

Существует несколько типов прототипирования продукта с различными функциями:

• Прототипы низкого качества: Прототипы с низкой точностью могут быть созданы за короткий период времени с большой оперативностью и выступать в качестве модели для изучения, позволяя анализировать различные аспекты, чтобы внести необходимые изменения в модель, прежде чем будет достигнута окончательная конструкция продукта.
• Прототипы дизайна :прототипы дизайна создаются для проверки дизайна продукта.
• Геометрические прототипы :этот тип прототипа создается для проверки геометрии продукта и ее изменения при необходимости.
• Функциональные прототипы :эти прототипы создаются для анализа поведения используемых материалов и проверки функциональности продукта.
• Технические прототипы :в этом случае прототип используется как модель глобального исследования, позволяющая проанализировать все его характеристики.
• Высокоточные прототипы: Они заключаются в изготовлении прототипа, идентичного конечному продукту. Настоятельно рекомендуется выполнять этот тип прототипирования перед началом массового производства продукта.

В настоящее время существует несколько процессов изготовления прототипов, таких как механическая обработка с ЧПУ, литье под давлением или 3D-печать.

Быстрое прототипирование

3D-печать напрямую связано с быстрым прототипированием из-за оперативности, предлагаемой этим методом производства и различные возможности, которые он предлагает в зависимости от используемой технологии и используемых материалов, что делает его широко используемым производственным методом для прототипирования с низкой точностью.

Видео 1. Быстрое создание прототипа DLimit. Источник:BCN3D.

Быстрое прототипирование с использованием 3D-печати направленона производство моделей для тестирования одного или нескольких аспектов продукта и, таким образом, позволяет быстро и оперативно модифицировать его, если это необходимо, до тех пор, пока не будет достигнут окончательный дизайн, обеспечение как формы, так и функциональности продукта.

Для изготовления прототипов с помощью 3D-печати необходимо учитывать, какая технология является наиболее подходящей. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки, поэтому необходимо знать основы, на которых основана ее работа, а также ее ограничения, чтобы найти наиболее подходящую для каждой потребности.

Наиболее распространенными технологиями 3D-печати являются:

• Нанесение расплавленного материала (FDM)
• Селективное светоотверждение смол (SLA)
• Селективное лазерное спекание (SLS)

Сравнительную таблицу между ними можно увидеть ниже:

Характеристика	FDM	SLA	SLS
Использованный материал	Термопластики	Светоотверждаемая смола	Термопластики
Разнообразие материалов	Очень высокий	Средний	Низкий
Оперативность	Очень высокий	Средний	Низкий
Точность	Низкий	Средний	Высокий
Общая терпимость	±0,5% (нижний предел ±0,5 мм)	±0,5% (нижний предел ±0,15 мм)	±0,3% (нижний предел ±0,3 мм)
Поддерживает	>45º	Всегда	Никогда

Таблица 1. Сравнение различных технологий 3D-печати. Источник:Filament2print.

Чтобы более подробно ознакомиться с характеристиками и ограничениями каждой технологии, рекомендуем прочитать статью «Как правильно выбрать технологию:FDM, SLA и SLS».

Вот некоторые из преимуществ прототипирования при 3D-печати:

Скорость :в зависимости от используемой технологии 3D-печати скорость производства будет выше или ниже, но в целом 3D-печать — это метод производства, обеспечивающий оперативность.

Экономия средств и ресурсов :в зависимости от сложности детали и используемых материалов использование 3D-печати для прототипирования деталей может привести к значительной экономии средств и ресурсов. по сравнению с другими традиционными методами производства.

Экологичность :Имея оборудование для 3D-печати на собственных производственных мощностях компании, прототипы производятся на месте, что снижает производимый углеродный след по сравнению с внешним производством. Кроме того, часто можно работать с биоразлагаемыми, переработанными или пригодными для повторного использования материалами, а сама природа производственного метода сводит к минимуму отходы и потери материала.

От прототипа до производства

Первоначально 3D-печать использовалась только для прототипирования. Однако теперь он также используется в качестве дополнительного метода производства. В основном это связано с двумя факторами:

Разработка материалов

Одним из факторов, позволяющих производить небольшие партии готовых деталей с помощью 3D-печати, является разработка материалов, позволяющих использовать их в сложных условиях. благодаря их механическим свойствам или особым свойствам.

Примером этого являются материалы ESD, которые доступны в форме нити, порошка и даже смолы и которые позволяют производить продукты с защитой от электростатического разряда.

Достижения в технологиях 3D-печати

Благодаря достижениям, достигнутым в последние годы, и исследованиям и разработкам производителей оборудования, функции, предлагаемые 3D-принтерами, значительно улучшились, и теперь они могут изготавливать очень сложные детали с промышленным качеством.

Все технологии 3D-печати значительно продвинулись вперед. Примерами могут служить 3D-принтеры SLA от FormLabs. для медицинского и стоматологического сектора – Form 3B+ и Form 3BL, которые позволяют печатать биосовместимые материалы на 3D-принтере.; или 3D-принтеры Sinterit SLS, которые могут производить сложные детали без поддержки. , а также настольные модели, такие как Lisa, Lisa Pro или Lisa X.

Изображение 3:Производство конечной продукции для стоматологического сектора. Источник:FormLabs.

Без сомнения, 3D-печать позволяет профессиональным пользователям изготавливать прототипы и даже готовые детали промышленного качества и в настоящее время является одним из наиболее широко используемых производственных методов для быстрого прототипирования во множестве отраслей. Благодаря разнообразию технологий, оборудования и материалов можно найти решения практически для любого применения.