Ускорение проектирования с 3D-печатью прототипов: Эффективность и точность

Прототипирование — очевидный первый этап любого цикла проектирования. Необходимо проверить, как деталь ощущается на ощупь, вписывается ли она в сборку, выдерживает ли экстремальные нагрузки. Среди технологий производства 3D-печать прототипов остается безальтернативным лидером.

3D-печать изначально создавалась исключительно для быстрого изготовления прототипов. За прошедшие десятилетия технология нашла применение во всем — от создания дентальных кап к производству деталей реактивных двигателей; однако даже сегодня ни одно направление не превосходит по популярности 3D-печать прототипов.

В ранние годы 3D-печать была доступна только крупным компаниям из-за высокой стоимости, но сегодня доступность значительно выросла, позволяя бизнесу любого масштаба использовать технологию для печати прототипов и не только.

КАКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ДАЕТ 3D-ПЕЧАТЬ ПРОТОТИПОВ?

СОКРАЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Традиционные методы производства подходят для серийного выпуска, но крайне неэффективны при малых объемах. Это одна из причин, почему раньше прототипирование было сложным. Часто его аутсорсили в специализированные компании, что влечело дополнительные затраты и значительное увеличение времени получения итераций. С 3D-печатью прототипы изготавливаются по требованию за несколько часов или дней. Особенно быстро малые партии прототипов изготавливают FDM-принтеры (метод наплавления слоев) из разнообразных материалов.

РАСШИРЕНИЕ БИБЛИОТЕКИ МАТЕРИАЛОВ

Развитие 3D-печати стимулировало появление новых материалов с разными физико-химическими свойствами для функциональных прототипов. Сейчас производители могут выбирать из широкого спектра материалов под свои задачи. В отдельных случаях поставщики материалов сотрудничают с бизнесом для кастомизации и создания материалов под конкретные применения.

Сегодня такие материалы для 3D-печати, как PETG, нейлон с углеродным волокном, PC-ABS и многие другие, находят массовое применение.

СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ

За годы стоимость 3D-печати значительно снизилась, в основном благодаря появлению доступных принтеров вроде серии MakerBot METHOD, сочетающих доступность, многоматериальность и качество. Учитывая трудозатраты и издержки традиционного прототипирования, 3D-печать прототипов обходится гораздо дешевле.

БЫСТРЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ И ИТЕРАЦИИ

Прототипирование по своей природе — процесс проб и ошибок. Инженеры следуют циклу: проектирование — прототип — оценка — итерация — доработка. Благодаря 3D-печати прототипы легко доступны, и конструкторы могут проверять форму, посадку и функцию на гораздо более ранних этапах и чаще — что кардинально снижает риски и перерасходы на поздних стадиях производства.

ТРИ ФАКТОРА ДО 3D-ПЕЧАТИ ПРОТОТИПА

1. КОНЕЧНЫЙ ПРОДУКТ

Ключевой аспект — назначение готового изделия. В некоторых случаях прототип должен максимально точно воспроизводить габариты, функцию или эстетику конечного продукта. В других — достаточно проверить посадку отдельного компонента в сборке. Иногда нужна просто концептуальная модель для передачи формы и тактильных ощущений перед выбором базового промышленного дизайна.

2. ТЕХНОЛОГИЯ 3D-ПЕЧАТИ

В зависимости от типа прототипа и его назначения инженер выбирает технологию. Для функциональных прототипов чаще всего используют FDM (наплавление слоев). FDM также подходит для деталей с точностью выше 100 микрон. Для эстетически важных прототипов применяют стереолитографию (SLA) или PolyJet. В отдельных случаях целесообразно комбинировать аддитивные и субтрактивные технологии для лучшего результата.

3. ПРОЕКТНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

При 3D-печати прототипов нужно учитывать рекомендации по проектированию: толщину стенок, герметичность модели, множественные оболочки, минимальный размер элементов — в зависимости от технологии. Это похоже на соображения для других методов производства, но 3D-печать открывает совершенно новые геометрические свободы, недоступные при субтрактивных технологиях.

Продолжите чтение, чтобы узнать о типах 3D-прототипов и популярных материалах для них.

Ранее публиковалось на сайте MakerBot.