Руководство по созданию прототипов эластомеров

Прототипирование — это ключевой этап жизненного цикла производства, который обычно связывает окончание этапа проектирования с началом производства. Этот процесс позволяет дизайнерам и инженерам совершенствовать конструкцию деталей, собирать отзывы и завоевывать поддержку заинтересованных сторон.

Прототипы могут быть созданы различными способами. Быстрое 3D-прототипирование, при котором для производства деталей используются методы аддитивного производства, становится все более популярным выбором для прототипирования, поскольку позволяет инженерам быстро и с минимальными затратами выявлять проблемы проектирования до начала производства. Это помогает избежать потенциально дорогостоящих или трудоемких изменений инструментов, повышает качество продукции и гарантирует, что производство не отклоняется от запланированных сроков.

Однако некоторые приложения и материалы для деталей не подходят для создания прототипов на основе 3D. Такие процессы, как моделирование методом наплавления (FDM), позволяют производить неизотропные детали, которые могут быть более хрупкими и реагировать иначе, чем производственные детали из эластомера, в то время как другие аддитивные методы могут быть ограничены стоимостью или вариантами материалов.

Это может представлять проблему для быстрого прототипирования формованных изделий из эластомера, уплотнений и других высокоэластичных деталей с низкой твердостью, где гибкость является желательной характеристикой материала. Хотя разработки в области методов аддитивного производства позволили инженерам печатать изделия из каучука или «эластомеров», все еще существуют ограничения на то, что можно сделать с помощью этой технологии. Однако эластомерные компоненты и прототипы можно эффективно изготавливать традиционными методами производства.

Способы изготовления эластомерных прототипов

Такие процессы, как компрессионное формование и трансферное формование, являются высокоэффективными методами производства резиновых деталей, таких как прокладки, уплотнения и уплотнительные кольца, но инструменты, необходимые для изготовления резиновых пресс-форм, как правило, имеют высокую цену. Двумя наиболее распространенными традиционными методами изготовления прототипов резиновых деталей являются литье из уретана и высечка.

Литье уретана включает в себя создание силиконовой формы вокруг шаблона с точной геометрией желаемой конечной детали. Мастер-шаблон может быть изготовлен на станке с ЧПУ или напечатан на 3D-принтере, в зависимости от области применения и геометрической сложности. После того, как форма схватится, ее можно разрезать и использовать для создания высокоточных копий мастер-модели в небольших объемах. Одним из значительных преимуществ литья уретана является то, что этот процесс позволяет использовать больше твердостей и цветов, чем другие методы прототипирования эластомеров. Высечка листового эластомера также очень распространена при изготовлении прокладок и уплотнений.

Фрезерование с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, в котором используются вращающиеся инструменты для быстрого и эффективного отделения материала от твердой заготовки, тем самым придавая нужную форму детали. Этот метод также можно использовать для создания резиновых конструкций, но есть одно серьезное ограничение:пытаться разрезать эластичный, податливый материал с любой степенью точности невероятно сложно. По этой причине можно эффективно измельчать только очень жесткие каучуки.

Изготовление прототипов из литого уретана является более эффективным способом создания деталей из мягкой резины. Если по какой-либо причине прототип необходимо отшлифовать, инженерам следует подумать о размещении кольца прямо над фрезером, чтобы предотвратить перемещение резиновой заготовки. Резиновые детали также можно заморозить в жидком азоте перед фрезерованием, чтобы повысить их твердость.

Одним из основных преимуществ 3D-печати прототипов резины является скорость. После окончательной обработки файла САПР детали часто можно изготовить менее чем за день. Однако некоторые аддитивные методы имеют ограничения по материалам, а это означает, что, хотя они могут быть эффективными при тестировании соответствия и формы компонентов, они часто не идеальны для функционального тестирования.

Некоторые материальные ограничения зависят от процесса. В одном из первых методов 3D-печати прототипов эластомеров использовалось селективное лазерное спекание (SLS) с эластичным базовым материалом. Прототипы, созданные с помощью SLS, демонстрируют некоторую эластичность, но все же демонстрируют относительную жесткость и склонны к поломке после многократного изгиба. Эти детали также часто имеют отделку с низким разрешением.

Разработка технологии PolyJet позволила инженерам печатать несколькими материалами в различных комбинациях с одной и той же головки. Это позволяет производить прототипы, точно имитирующие различные свойства резины, в том числе твердость в диапазоне от 27 до 95 по шкале Шора. К сожалению, многим материалам PolyJet не хватает прочности прототипов настоящей резины, хотя некоторые новые материалы обеспечивают более сопоставимую прочность и функциональность.

Технология Digital Light Synthesis (DLS) компании Carbon также может использоваться для печати прототипов эластомеров, причем одним из преимуществ этого процесса является то, что он обеспечивает более высокие изотропные свойства. Этот метод имеет некоторые ограничения, когда речь идет о свойствах материала, твердости, цвете, сложности деталей и размерах деталей, но его можно использовать для создания прототипов резины промышленного качества.

Эффективное прототипирование резиновых деталей

Технологические достижения значительно упростили быстрое и экономичное создание прототипов эластомерных деталей, а также возможность определить, какие производители технологических процессов определяют характеристики требуемых материалов, что является ключом к максимальной эффективности. Если прототип предназначен для проверки концепции или для проверки формы и соответствия компонентов, то эффективность, обеспечиваемая 3D-печатью, трудно превзойти. С другой стороны, литье из уретана имеет гораздо меньше ограничений по материалам, что часто оказывается более полезным для целей функционального тестирования.

В Fast Radius мы стремимся оптимизировать производственный процесс каждого проекта от концепции до реализации. Мы работаем рука об руку с нашими клиентами на каждом этапе жизненного цикла производства, помогая командам разработчиков всех форм и размеров оптимизировать дизайн своих деталей, создавать прототипы, выбирать наиболее подходящие материалы, тестировать и производить в масштабе. Наша команда опытных дизайнеров, инженеров и консультантов готова стать вашим преданным производственным партнером. Мы обещаем рентабельное и эффективное по времени производство, которое дает продукцию непревзойденного качества. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.