Gids voor prototyping van elastomeer

Prototyping is een belangrijke fase van de productielevenscyclus die doorgaans het einde van de ontwerpfase verbindt met de start van de productie. Het proces stelt ontwerpers en ingenieurs in staat om het ontwerp van onderdelen te verfijnen, feedback te verzamelen en de steun van belanghebbenden te verwerven.

Prototypes kunnen op verschillende manieren worden gemaakt. Rapid 3D-prototyping, waarbij gebruik wordt gemaakt van additieve fabricagemethoden om onderdelen te produceren, is een steeds populairdere keuze geworden voor prototyping omdat het ingenieurs in staat stelt om ontwerpproblemen snel en kosteneffectief te identificeren voordat de productie begint. Dit helpt mogelijk kostbare of tijdrovende gereedschapsrevisies te voorkomen, verbetert de productkwaliteit en zorgt ervoor dat de productie op schema blijft met de geprojecteerde tijdlijnen.

Bepaalde toepassingen en materialen van onderdelen zijn echter niet geschikt voor op 3D gebaseerde prototyping. Processen zoals fused deposition modeling (FDM) produceren niet-isotrope onderdelen die mogelijk kwetsbaarder zijn en anders reageren dan productie-elastomeeronderdelen, terwijl andere additieve methoden beperkt kunnen worden door kosten of materiaalopties.

Dit kan een uitdaging vormen voor snelle prototyping van elastomeervormen, afdichtingen en andere zeer elastische onderdelen met lage durometers, waar flexibiliteit een wenselijk materiaalkenmerk is. Hoewel de ontwikkelingen in additieve productiemethoden ingenieurs in staat hebben gesteld om rubber- of 'elastomeer'-producten te printen, zijn er nog steeds beperkingen aan wat er met de technologie kan worden gedaan. Elastomeercomponenten en prototypes kunnen echter effectief worden gemaakt met traditionele productiemethoden.

Methoden om elastomeer prototypes te produceren

Processen zoals persvormen en transfervormen zijn zeer efficiënte methoden voor het produceren van rubberen onderdelen zoals pakkingen, afdichtingen en O-ringen, maar het gereedschap dat nodig is om ontwerpen voor rubberen persvormen te vervaardigen, heeft de neiging om een ​​hoog prijskaartje te hebben. De twee meest voorkomende traditionele methoden voor het maken van prototypes van rubberen onderdelen zijn urethaangieten en stansen.

Bij het gieten van urethaan wordt een siliconenmal gemaakt rond een masterpatroon met de exacte geometrie van het gewenste uiteindelijke onderdeel. Het masterpatroon kan CNC-gefreesd of 3D-geprint zijn, afhankelijk van de toepassing en geometrische complexiteit. Zodra de mal is gezet, kan deze worden opengesneden en worden gebruikt om zeer nauwkeurige replica's van het hoofdpatroon in lage volumes te maken. Een belangrijk voordeel van urethaangieten is dat het proces meer durometers en kleuren mogelijk maakt dan andere methoden voor het maken van prototypes van elastomeer. Het stansen van elastomeer plaatmateriaal is ook heel gebruikelijk voor pakkingen en afdichtingen.

CNC-frezen is een subtractief productieproces waarbij roterende gereedschappen worden gebruikt om snel en efficiënt materiaal weg te snijden van een massief werkstuk, waardoor het gewenste onderdeel wordt gevormd. Deze methode kan ook worden gebruikt om rubberen ontwerpen te maken, maar er is één belangrijke ontwerpbeperking:het is ongelooflijk moeilijk om elastisch, buigzaam materiaal met enige nauwkeurigheid te snijden. Om deze reden kunnen alleen zeer stijve rubbers effectief worden gefreesd.

Prototyping van gegoten urethaan is een efficiëntere manier om zachte rubberen onderdelen te maken. Als het prototype om wat voor reden dan ook gefreesd moet worden, zouden ingenieurs moeten overwegen om een ​​kraag net boven de frees te plaatsen om te voorkomen dat het rubberen werkstuk beweegt. Rubberen werkstukken kunnen ook vóór het frezen worden ingevroren in vloeibare stikstof om hun hardheid te vergroten.

Een van de belangrijkste voordelen van het 3D-printen van rubberen prototypes is snelheid. Nadat het CAD-bestand is voltooid, kunnen onderdelen vaak in minder dan een dag worden vervaardigd. Sommige additieve methoden hebben echter materiaalbeperkingen, wat betekent dat hoewel ze effectief kunnen zijn bij het testen van de pasvorm en vorm van componenten, ze vaak niet ideaal zijn voor functionele testen.

Sommige materiële beperkingen variëren op basis van het proces. Een van de eerste methoden van 3D-geprinte elastomeer-prototyping maakte gebruik van selectieve lasersintering (SLS) met een elastisch basismateriaal. Prototypes die met SLS zijn gemaakt, vertonen enige elasticiteit, maar vertonen nog steeds relatieve stijfheid en zijn vatbaar voor breuk na herhaald buigen. Deze onderdelen hebben ook vaak een lage resolutie afwerking.

De ontwikkeling van PolyJet-technologie stelde ingenieurs in staat om meerdere materialen in verschillende combinaties vanaf dezelfde kop af te drukken. Dit maakt de productie mogelijk van prototypes die de verschillende eigenschappen van rubber nauwkeurig simuleren, inclusief durometers variërend van 27-95 op de Shore-hardheidsschaal. Helaas missen veel PolyJet-materialen de sterkte van echte rubberen prototypes, hoewel sommige nieuwere materialen meer vergelijkbare sterkte en functionaliteit bieden.

Carbon's Digital Light Synthesis (DLS)-technologie kan ook worden gebruikt om prototypes van elastomeer te printen, met als voordeel dat het grotere isotrope eigenschappen mogelijk maakt. Deze methode heeft enkele beperkingen als het gaat om materiaaleigenschappen, durometer, kleur, onderdeelcomplexiteit en onderdeelgrootte, maar kan worden gebruikt om rubberen prototypes van productiekwaliteit te maken.

Efficiënt prototypen van rubberen onderdelen

Technologische vooruitgang heeft het veel gemakkelijker gemaakt om snel en economisch prototypen van elastomeeronderdelen te maken en de vereiste materiaalspecificaties te laten bepalen welke procesfabrikanten de sleutel zijn tot maximale efficiëntie. Als het prototype bedoeld is als proof of concept of om de vorm en pasvorm van componenten te testen, dan is de efficiëntie van 3D-printen moeilijk te verslaan. Aan de andere kant heeft urethaangieten veel minder materiaalbeperkingen, wat vaak nuttiger zal zijn voor functionele testen.

Bij Fast Radius zetten we ons in om het productieproces van elk project van concept tot levering te stroomlijnen. We werken hand in hand met onze klanten tijdens elke fase van de productielevenscyclus, en helpen productteams in alle soorten en maten hun onderdeelontwerp, prototype te optimaliseren, best passende materialen te selecteren, te testen en op schaal te produceren. Ons team van ervaren ontwerpers, ingenieurs en adviseurs staat klaar om uw toegewijde productiepartner te worden. We beloven kosten- en tijdefficiënte productie die producten van ongeëvenaarde kwaliteit oplevert. Neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan.