Выбор лучшего процесса быстрого прототипирования

«Быстрое прототипирование» (RP) относится к быстрому изготовлению физических продуктов с использованием автоматизированного проектирования (CAD) на этапе проектирования жизненного цикла продукта. Его можно использовать на протяжении всего процесса проектирования, от создания концепции до окончательного тестирования. Эффективное быстрое прототипирование помогает инженерам избежать потенциальных ловушек на раннем этапе, повышает общее качество продукта и ускоряет его вывод на рынок. Быстрое прототипирование также позволяет быстро воспроизвести сложную геометрию непосредственно из файла САПР без каких-либо инструментов.

Существует два типа прототипов:низкая точность и высокая точность. Прототипы низкой точности — это грубые макеты, используемые на ранних этапах цикла проектирования, чтобы помочь дизайнерам и инженерам понять форму и функции концепции, что позволяет им быстро улучшать проекты. Высокоточные прототипы — это почти точные копии окончательного проекта, которые используются для проверки производительности, внешнего вида и эргономики продукта.

Быстрое прототипирование — одно из основных преимуществ аддитивных технологий, но трудно понять, какой тип 3D-печати использовать. Чтобы упростить выбор процесса быстрого прототипирования для данного продукта, мы разбили шесть наиболее распространенных методов.

Моделирование методом наплавления (FDM)

Во время моделирования методом наплавления (FDM) нагретое печатающее сопло расплавляет термопластичный материал, такой как поликарбонат или АБС, внутри своего цилиндра, а затем выдавливает жидкий материал слой за слоем по заданной траектории. FDM существует уже много лет и является одной из наиболее распространенных технологий прототипирования, поскольку она проста, безопасна в использовании и позволяет производить относительно прочные детали по цене от умеренной до низкой.

К сожалению, FDM не славится своей структурной целостностью. В ходе этого процесса часто производятся детали, которые являются пористыми, имеют неравномерную прочность и имеют ограниченные возможности функционального тестирования. FDM также медленнее, чем стереолитография или селективное лазерное спекание. Тем не менее, инженеры должны рассматривать FDM как жизнеспособный вариант на этапе разработки продукта, поскольку он обеспечивает экономически эффективное средство для быстрого прототипирования.

Стереолитография (SLA)

Стереолитография (SLA) — проверенный временем метод быстрого прототипирования для многих проектных и инженерных групп. Во время этого процесса управляемый компьютером УФ-лазер отслеживает каждый двухмерный срез детали на строительной платформе, отверждая жидкую фотополимерную смолу. Каждый законченный слой прилипает к следующему, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет сформирована полная деталь. Это быстро, доступно и широко доступно. Прототипы SLA обычно используются для медицинских устройств и моделей.

Поскольку SLA не требует смол технического качества, прототипы, изготовленные с помощью этого процесса, как правило, слабее и не подходят для напряженных испытаний. Более того, УФ-излучение может деградировать со временем и под воздействием влажности. Тем не менее, детали SLA имеют гораздо лучшую чистоту поверхности, чем FDM, из-за более высокого разрешения лазера и меньшего количества линий слоев. Инженерам следует рассмотреть возможность создания прототипов с SLA для деталей ограниченного использования со сложной конструкцией или более высокими требованиями к поверхности.

Цифровой синтез света (DLS)

Digital Light Synthesis (DLS) компании Carbon использует фотохимический процесс для создания деталей. Свет проецируется через кислородопроницаемое окно в ванну с УФ-отверждаемой смолой. Затем цифровое устройство проецирует на смолу последовательность УФ-изображений, деталь затвердевает слой за слоем и формируется цельная деталь. Печатная деталь запекается в печи с принудительной конвекцией, а применение тепла придает напечатанным DLS деталям исключительные механические свойства.

Этот процесс идеально подходит для разработки высокоточных прототипов и небольших изотропных деталей, поскольку процесс печати является непрерывным. Детали, напечатанные DLS, по прочности и механическим свойствам аналогичны деталям, изготовленным методом литья под давлением. DLS также совместим с широким спектром материалов промышленного класса, что делает его идеальным для многократного повторения деталей.

Однако DLS — не лучший процесс прототипирования для печати деталей размером больше ладони, и инженерам, возможно, придется переосмыслить свои проекты, чтобы учесть поддержку этого процесса. Кроме того, он обычно дороже, чем другие доступные процессы прототипирования, и не требует больших объемов сборки.

Селективное лазерное спекание (SLS)

В селективном лазерном спекании (SLS) используется мощный управляемый компьютером лазер для спекания нескольких слоев порошкообразного материала, обычно на основе нейлона, в твердое тело. Помимо нейлона, SLS совместим с эластомерными порошками ТПУ, механически подобными термопластам. Этот быстрый процесс прототипирования особенно хорошо подходит для создания деталей автомобильной фурнитуры.

Прототипы, созданные с помощью SLS, прочнее, надежнее и лучше подходят для функционального тестирования, чем созданные с помощью SLA. Этот процесс также более универсален, чем SLA, поскольку его можно выполнять с использованием самых разных материалов, сохраняя при этом одинаковую прочность. Однако продукты, напечатанные с помощью SLS, пористы, менее детализированы, дороже и требуют больше времени для производства.

Многоструйный синтез (HP MJF)

Multi Jet Fusion (HP MJF) — это технология порошкового слоя, которая создает двухмерные поперечные сечения с использованием струйных головок для нанесения фьюзера на слой порошка, который затем оплавляется инфракрасной лампой. Затем детали извлекаются из монтажной коробки и подвергаются пескоструйной обработке для удаления излишков порошка.

HP MJF работает быстро, в среднем примерно на три дня быстрее, чем SLS. Этот процесс позволяет производить функциональные, химически стойкие и очень плотные прототипы всего за день. Это делает его идеальным для водонепроницаемых приложений, корпусов и других прототипов со сложными сборками. Прототипы также могут быть выполнены в полном цвете, что позволяет дизайнерам проверить эстетику продукта. Однако HP MJF можно использовать только с нейлоном PA12, и он не обещает высокой точности при создании мелких деталей.

ПолиДжет

В процессе печати PolyJet печатающая головка распыляет слой фотополимерной смолы на гелевую матрицу и приступает к отверждению смолы под воздействием ультрафиолетового света. Это позволяет создавать ультратонкие и невероятно гладкие слои материала, которые могут придать вашему прототипу превосходную поверхность. Кроме того, печатающая головка может выбрасывать капли из разных материалов, что позволяет создавать прототипы из нескольких материалов на одном отпечатке.

Однако PolyJet разделяет многие уязвимости SLA. Прототипы, созданные с помощью этого процесса, не очень прочны и могут разлагаться из-за чувствительности к ультрафиолетовому излучению. Тем не менее, если инженерам нужен быстрый процесс прототипирования, совместимый со многими материалами и обеспечивающий элегантную печать с высоким разрешением, PolyJet может стать подходящим вариантом.

Создавайте лучшие прототипы с советами экспертов

Выбор лучшего процесса быстрого прототипирования может показаться ошеломляющим. Уравновешивая бюджетные ограничения, сроки, физические требования и другие критические факторы, инженеры могут сосредоточиться на быстром процессе прототипирования, который лучше всего подходит для их проекта. Сотрудничество с опытным партнером-производителем поможет вам сделать правильный выбор.

Если вы ищете подходящего партнера для оптимизации не только процесса быстрого прототипирования, но и каждого этапа производственного проекта, обратитесь в Fast Radius. Наша команда экспертов использует многолетний опыт и может поднять ваши операции от концепции до поставки, гарантируя, что вы получите продукт непревзойденного качества. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить предложение.

Для получения дополнительной информации о процессах аддитивного производства, которые мы предлагаем, и о том, что вы можете создать с их помощью, ознакомьтесь с соответствующими статьями в нашем ресурсном центре.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату