Должен ли я использовать обработку с ЧПУ или 3D-печать для создания мастер-шаблона?

Для изготовления деталей часто требуется форма, которую можно заполнить литейным материалом. Эти формы создаются с помощью эталонного шаблона, который по сути является копией конечного продукта, хотя обычно немного больше, чем предполагаемый размер конечного объекта, чтобы учесть определенную степень усадки формовочного материала.

Выкройки должны создаваться в соответствии со строгими стандартами по двум основным причинам. Прежде всего, отлитые объекты будут настолько точными, насколько точны формы, из которых они сделаны, поэтому модели должны быть хорошо сконструированы. Во-вторых, шаблон должен быть многоразовым; Высококачественная конструкция гарантирует, что их можно использовать многократно для создания пресс-форм с точными размерами.

Из-за этих требований инженеры традиционно обращались к услугам модельеров, высококвалифицированных рабочих со знанием оснастки, изготовления штампов и форм. Однако развитие производства теперь позволяет инженерам создавать эталонные модели с помощью традиционных методов вычитания, таких как обработка на станках с ЧПУ, или 3D-печати.

При принятии решения о том, какой производственный процесс использовать при создании эталонного шаблона, необходимо помнить о некоторых ключевых моментах. К ним относятся спецификации дизайна, такие как размер, геометрическая сложность и степень специализации рисунка, а также объем производственного цикла, предполагаемое применение детали и материалы продукта.

Создание шаблонов с помощью станков с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, в котором используются режущие инструменты или сверла для формирования детали путем удаления материала из более крупного блока. Мастер-шаблоны, обработанные на станке с ЧПУ, изготавливаются с использованием инструментальных досок или обрабатываемых пластин материала, которые можно быстро и легко разрезать на шаблоны. Несколько инструментальных досок можно скрепить вместе для создания больших шаблонов, что делает обработку на станках с ЧПУ полезным процессом для шаблонов, которые будут использоваться при литье металла или пластика или для создания прототипов.

Существует несколько различных типов инструментальных плат, в том числе полиуретановые, эпоксидные, уретановые и реконструированные. Эти инструментальные доски бывают различной плотности и, как правило, легкие, что делает их полезными для автомобильных прототипов, а также для литейных моделей и приложений для быстрой обработки. Некоторые разновидности обладают высокой термостойкостью, что является преимуществом при создании шаблонов для деталей промышленного производства, используемых в самолетах, автомобилях, лодках и других транспортных средствах.

Мастер-модели, изготовленные на станках с ЧПУ, могут соответствовать более строгим требованиям к допускам размеров, чем их аналоги, напечатанные на 3D-принтере, что полезно при создании форм для аэрокосмических и медицинских деталей, где критически важны минимальные отклонения размеров. Обработка на станках с ЧПУ позволяет встраивать стратегически важные элементы пресс-формы, такие как вентиляционные отверстия, в мастер-модель, одновременно сокращая объем требуемой финишной обработки поверхности после производства.

Однако ключевым ограничением обработки на станках с ЧПУ является то, что сложная внутренняя геометрия может быть трудной и дорогостоящей для создания, поскольку режущие инструменты должны располагаться под очень точными углами. Некоторые геометрии настолько сложны, что их приходится разбивать на несколько более мелких и простых частей, которые необходимо собирать, что увеличивает стоимость и снижает общую прочность сборки.

Создание шаблонов с помощью 3D-печати

Основными преимуществами 3D-печати по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ являются эффективность, скорость и гибкость конструкции. Поскольку 3D-печать является аддитивным процессом, сложные конструкции могут быть созданы за одну сборку, что устраняет необходимость в дополнительной механической обработке или сборке. В большинстве случаев это делает 3D-печать лучшим вариантом для моделей со сложной геометрией, которые включают в себя органические формы, множество отверстий, мелкие детали или стратегически важные элементы пресс-формы. Кроме того, детали, напечатанные на 3D-принтере, как правило, обеспечивают высокое разрешение поверхности, что важно для деталей сложной конструкции.

Поскольку модели, напечатанные на 3D-принтере, создаются с использованием файлов дизайна, процесс изготовления пресс-формы может начаться, как только дизайн будет завершен. С другой стороны, шаблоны, изготовленные на станках с ЧПУ, требуют гораздо больше времени и могут потребовать нескольких циклов испытаний, прежде чем можно будет начать производство. На изготовление машинного шаблона могут уйти недели или месяцы, тогда как 3D-печатный шаблон можно изготовить за считанные дни. Кроме того, поскольку файлы дизайна для 3D-печатных шаблонов хранятся в цифровом виде, эталонные шаблоны могут быть воспроизведены по запросу.

Однако мастер-шаблоны, напечатанные на 3D-принтере, не так долговечны, как созданные с помощью станков с ЧПУ. По этой причине мастер-шаблоны, напечатанные на 3D-принтере, редко бывают столь же рентабельными для больших производственных циклов, требующих нескольких форм. Для получения более прочных и термостойких рисунков лучше всего подходит обработка на станках с ЧПУ.

Взвешивание плюсов и минусов каждого процесса

В конечном счете инженеры, литейщики и производители моделей должны разобраться в основных преимуществах и недостатках всех доступных вариантов, прежде чем решить, какой процесс лучше всего подходит для модели, которую они планируют создать.

Выкройки, изготовленные на станках с ЧПУ, дороже и требуют больше времени для создания, но первоначальные затраты часто распределяются на несколько деталей, что делает их хорошим выбором для крупносерийного производства. 3D-печать позволяет быстро создавать высокодетализированные модели, предлагая гибкие возможности прототипирования, особенно для деталей со сложной геометрией.

Когда вы решите работать с Fast Radius, мы поможем вам принять эти решения, чтобы гарантировать, что ваши детали будут изготовлены недорого, надежно и в срок — от разработки эталонных шаблонов до окончательной обработки.

Чтобы узнать больше о станках с ЧПУ, 3D-печати и других предлагаемых нами услугах, посетите наш ресурсный центр, где вы также можете прочитать о различных производственных материалах, которые можно использовать для каждого процесса.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату