Что такое быстрое прототипирование и как выбрать идеальный метод прототипирования?

Если вы недавно придумали дизайн продукта, то, вероятно, вы ответили на некоторые распространенные вопросы, которые может задать вам ваш производитель. Например, какой материал вы выберете, требования к размерам, прочности и допускам, а также сколько единиц продукции вы хотите произвести?

Однако даже после того, как вы ответите на все эти вопросы, вы не можете исключить вероятность неудачи, когда начнете массовое производство конечного продукта. Один из способов, с помощью которого дизайнеры продуктов высшего уровня снижают эти риски, — это быстрое прототипирование. В этой статье рассказывается о быстром прототипировании и приводятся полезные советы, которые помогут вам выбрать идеальный метод.

Что такое быстрое прототипирование?

Быстрое прототипирование включает в себя изготовление образцов частей вашего продукта для проверки соответствия компонентов, функций, технологичности, внешнего вида и прочности. Это позволяет вам обнаруживать недостатки дизайна на ранних этапах разработки продукта, чтобы вы могли принять меры для их исправления. Однако из-за того, что сегодня доступно несколько технологий быстрого прототипирования, вы можете запутаться в выборе идеальной технологии и метода быстрого прототипирования для своего проекта.

Выбор идеального метода быстрого прототипирования

К трем наиболее часто используемым методам быстрого прототипирования относятся:

1. 3D-печать
2. Литье под давлением
3. ЧПУ

3D-печать №1

3D-печать — это процесс аддитивного производства ㅡ, который включает в себя добавление порций материалов слоями для формирования желаемого прототипа. Это наиболее распространенный метод быстрого прототипирования из-за его высокой точности, совместимости материалов и низкой стоимости (особенно для небольшого количества деталей).

Рис. 1. Процесс 3D-печати

Тем не менее, технологии 3D-печати бывают нескольких типов, каждая из которых имеет свои возможности и подходит для различных нужд прототипирования. Например, к трем широко используемым технологиям 3D-печати относятся:

• Моделирование методом наплавления (FDM)
• Стереолитография
• Селективное лазерное спекание (SLS)

Моделирование методом плавления

Моделирование методом наплавления (FDM) — самый популярный метод 3D-печати для быстрого прототипирования. 3D-принтеры FDM работают путем экструзии термопластичных нитей (таких как PLA и ABS) слой за слоем через нагретое сопло. Как правило, максимальный размер сборки составляет 320 x 132 x 154 мм, и он подходит для создания прототипов, которые вы будете подвергать тестированию на соответствие форме.

Например, на рис. 2 показан прототип корпуса Raspberry Pi, созданный с помощью 3D-принтера FDM, который подвергается проверке на соответствие форме.

Рис. 2. Корпус Raspberry Pi, напечатанный методом FDM

Однако размер экструзионного сопла определяет разрешение детали, напечатанной методом FDM. Таким образом, FDM может быть не идеальным методом для создания деталей-прототипов, требующих сложных деталей.

Стереолитография (SLA)

Стереолитографический 3D-принтер создает прототипы с помощью высокоточного лазера. Этот лазер отверждает жидкую смолу, устраняя проблему низкого разрешения, характерную для 3D-печати FDM. В результате 3D-принтеры SLA могут достигать более высокой точности и мельчайших деталей, чем 3D-принтеры FDM.

Вам следует выбрать 3D-печать SLA, если вы хотите создавать подробные визуальные прототипы, требующие жестких допусков, максимальной точности, аккуратности и гладкой поверхности. Однако имейте в виду, что 3D-печать SLA обычно имеет максимальный размер сборки 145 x 145 x 175 мм.

Рис. 3. Прототип, созданный с помощью 3D-принтера SLA

Селективное лазерное спекание (SLS)

В селективном лазерном спекании (SLS) лазеры используются для спекания порошкового материала (обычно полиамида или нейлона) слоями для создания желаемого прототипа. 3D-печать SLS отлично подходит для создания полнофункциональных прототипов, требующих хороших механических свойств. Он предлагает больший размер сборки (300 x 300 x 300 мм), чем 3D-печать SLA, но производит детали с более шероховатой поверхностью.

Рис. 4. Прототип, созданный с помощью 3D-принтера SLS

Литье под давлением №2

Литье под давлением — это метод производства, который включает использование пресс-форм для создания прототипов. Чтобы создать прототипы с помощью машины для литья под давлением, ваш производитель сначала создаст форму в форме желаемого продукта. Далее производитель нагревает термопластичный полимер, превращая его в расплавленную жидкость. Затем эта жидкость впрыскивается в полость пресс-формы через систему направляющих для придания желаемой формы.

Рис. 5. Процесс литья под давлением

Литье под давлением совместимо со многими материалами (термопластами, металлами и жидким силиконовым каучуком) и может создавать изделия сложной конструкции. Однако обычно он идеально подходит для создания нескольких копий прототипа, особенно когда вам нужно выполнить серию тестов на этих прототипах.

Например, рассмотрите рис. 6, на котором показан прототип компьютерной мыши (сделанной из силиконового каучука) без какой-либо электрической системы.

Рисунок 6:Прототип компьютерной мыши

В этом сценарии вы можете создать несколько единиц этого прототипа для проверки эргономики ㅡ, что означает, что вы хотите проверить, как эта компьютерная мышь влияет на способность пользователей работать комфортно и эффективно. Например, вы можете определить, как этот дизайн мыши подходит для руки вашего пользователя или как он ограничивает движение руки или кровообращение.

Результаты, которые вы получите в результате этого теста, помогут вам принять меры по разработке продукта, чтобы снизить риск синдрома мышиной руки и запястного канала.

#3 Обработка с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это субтрактивный метод производства ㅡ, что означает создание желаемого прототипа путем удаления частей материала с заготовки с помощью режущих инструментов. Технология числового программного управления (ЧПУ) автоматизирует последовательность движения режущего инструмента и заготовки для создания прототипов.

Рис. 7. Процесс обработки с ЧПУ

Обработка с ЧПУ, как правило, является лучшим методом быстрого прототипирования металлических деталей, особенно когда вам нужно создать высокоточные функциональные прототипы продуктов (например, приспособления, приспособления и компоненты для конечных приложений). Например, станки с ЧПУ могут достигать допусков всего 0,004 мм и механической прочности до 136 МПа. Однако субтрактивный характер обработки на станках с ЧПУ означает, что некоторые элементы могут быть сложными для изготовления (например, поднутрения).

Подробнее:Как проектировать для станков с ЧПУ.

Услуги быстрого прототипирования:Gensun может помочь

3D-печать, литье под давлением и обработка с ЧПУ позволяют быстро создавать широкий спектр прототипов изделий. Однако успех вашего проекта быстрого прототипирования в первую очередь зависит от механического цеха, в котором вы работаете.

Gensun Precision Machining — ведущий поставщик услуг быстрого прототипирования в Азии. У нас есть не только возможности 3D-печати, литья под давлением и станков с ЧПУ, но и высококвалифицированные инженеры и специалисты по контролю качества, которые работают вместе, чтобы ваш продукт был сделан правильно.

Узнайте больше о наших услугах по быстрому прототипированию.