Conceptmodellen - de meest elementaire stap van concept naar prototype

Wat is een conceptmodel?

Het conceptuele model is een waardevol vehikel om gebruikers van ideeën te voorzien. Een fysiek conceptprototype gegenereerd door rapid prototyping kan effectieve informatie verschaffen over de maakbaarheid van het ontwerp en kan worden verfijnd aan de specifieke eisen van de klanten, dus conceptuele modellering helpt de productietijd in de vroege stadia van het ontwerpproces te verminderen. De betrokken producten kunnen deadlines halen, sneller ontwikkelen en zo snel mogelijk in gebruik nemen.

Aangezien alle prototypes worden geproduceerd door middel van rapid prototyping-technologieën, is het niet nodig om dure tools te ontwikkelen om prototypes te ontwerpen. Dit verlaagt de productiekosten aanzienlijk en zorgt voor een snelle en eenvoudige integratie van ontwerpen. Het biedt een zeer laag risico manier om ontwerpfouten te ontdekken en wijzigingen aan te brengen, en om nauwkeurige modellen te leveren die kunnen worden gebruikt in productietools.

Conceptuele modellen spelen een belangrijke rol gedurende de gehele levenscyclus van systeemontwikkeling. Afbeelding 1-1 hieronder toont de rol van het conceptuele model in een typisch scenario voor systeemontwikkeling. Het is duidelijk dat als het conceptuele model niet volledig is ontwikkeld, de uitvoering van de onderliggende systeemkenmerken mogelijk niet correct wordt geïmplementeerd, waardoor het probleem in de toekomst blijft bestaan, en deze fouten doen zich voor in de industrie. Het belang van conceptuele modellen is duidelijk wanneer dergelijke systeemstoringen worden verzacht door systeemontwikkeling en naleving van bewezen ontwikkelingstechnieken.

Hoe een conceptueel model implementeren?

(1) SLA (Stereolithografie-apparaat)

SLA is gebaseerd op het principe van fotopolymerisatie van vloeibare lichtgevoelige hars. Het vloeibare materiaal kan snel fotopolymerisatie ondergaan onder bestraling van ultraviolet licht van een bepaalde golflengte en intensiteit. Het molecuulgewicht neemt sterk toe en het materiaal verandert van vloeibaar naar vast.

Figuur 2-1 toont het werkingsprincipe van de SLA. De vloeistoftank is gevuld met vloeibare fotopolymeerhars. Onder invloed van de afbuigspiegel kan de laserstraal op het vloeistofoppervlak scannen. Het scanspoor en de aan- of afwezigheid van licht worden door de computer aangestuurd. Waar de lichtvlek wordt bereikt, wordt de vloeistof gestold. Aan het begin van de vormingstijd bevindt het werkplatform zich op een bepaalde diepte onder het vloeistofniveau en wordt de gefocusseerde plek punt voor punt op het vloeistofoppervlak gescand volgens de instructie van de computer, die punt voor punt wordt gestold. Wanneer een scanlaag is voltooid, is het niet-bestraalde gebied nog steeds een vloeibare hars. Vervolgens drijft het hefplatform het platform naar een hoogte en wordt de gevormde laag bedekt met een laag hars. De schraper schraapt het vloeibare oppervlak van de hars met een hogere viscositeit en scant vervolgens de volgende laag en de nieuw uitgeharde laag is stevig. De grond wordt op de vorige laag gelijmd, dus herhalen totdat het hele onderdeel is vervaardigd en een driedimensionaal solide model wordt verkregen.

2-1 2-2

(2) SLS (selectieve lasersintering)

SLS werd in 1989 ontwikkeld door C.R. Dechard van de Universiteit van Texas in Austin. Het SLS-proces wordt gevormd uit een poedervormig materiaal. Het materiaalpoeder verspreidde zich plat op het bovenoppervlak van het gevormde onderdeel. De zeer sterke CO₂ laser wordt gebruikt om de dwarsdoorsnede van het onderdeel op de vers gelegde laag te scannen en het materiaalpoeder wordt aan elkaar gesinterd onder hoge intensiteit laserbestraling om te verkrijgen. Het gedeelte van het nieuwe nulgesinterde onderdeel is verbonden met het onderstaande gevormde onderdeel. Nadat een sectie van de sectie is gesinterd, wordt een nieuwe laag poedermateriaal aangebracht en wordt de onderste sectie selectief gesinterd, zoals weergegeven in figuur 2-2. Nadat het sinteren is voltooid, wordt het overtollige poeder verwijderd en vervolgens gepolijst, gedroogd, enz.

Het SLS-proces wordt gekenmerkt door een breed scala aan materialen, niet alleen voor de vervaardiging van kunststof onderdelen, maar ook voor de vervaardiging van keramiek, was en andere materialen, met name voor de productie van metalen onderdelen. SLS-proces vereist geen ondersteuning omdat geen gesinterd poeder als ondersteuning fungeert.

(3) CNC-bewerking

CNC staat voor computer numerieke besturing en bestaat al sinds het begin van de jaren zeventig. Daarvoor heette het NC voor digitale besturing. Hoewel de meeste mensen nog nooit van dit woord hebben gehoord, heb je waarschijnlijk lang met CNC te maken als je in de maakindustrie werkt.

Zoals je misschien al geraden hebt, kunnen alle bewerkingen die de operator op een conventionele machine moet uitvoeren, worden geprogrammeerd met een CNC-machine. Zodra de CNC-code is ingesteld en draait, is een CNC-machine vrij eenvoudig te laten draaien. In feite kunnen veel CNC-machines tijdens de bewerkingscyclus onbeheerd draaien, waardoor de operator andere taken kan uitvoeren. Dit biedt CNC-gebruikers verschillende bijkomende voordelen, waaronder minder vermoeidheid van de operator, minder fouten veroorzaakt door menselijke fouten en consistente en voorspelbare bewerkingstijden voor elk werkstuk.

Omdat de machine onder programmabesturing draait, is het vaardigheidsniveau dat nodig is voor CNC-operators (gerelateerd aan basisbewerkingspraktijken) lager in vergelijking met monteurs die traditionele werktuigmachines gebruiken om werkstukken te produceren. Ondertussen is de CNC-machine flexibel. Aangezien deze machines vanuit een programma worden uitgevoerd, is het uitvoeren van verschillende artefacten bijna net zo eenvoudig als het laden van een ander programma. Nadat het programma is geverifieerd en uitgevoerd door een productierun, kan het eenvoudig de volgende run aanroepen. Dit levert grote voordelen op voor snelle conversies.

CNC-technologie is superieur aan SLA en SLS in termen van nauwkeurigheid. De CNC-machines van vandaag hebben bijna ongelooflijke specificaties voor nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Dit betekent dat zodra het programma is gevalideerd, er gemakkelijk en nauwkeurig twee, tien of duizend identieke artefacten kunnen worden gegenereerd.

Doel van conceptmodellen

Gebruik het conceptuele model als de eerste stap in het proces van het maken van een fysiek product. Het zijn onderzoeksmodellen in de vroege ontwerpfase die kunnen worden gebruikt om de assemblage te voltooien, het ontwerp, de voorbeeldweergave te verbeteren en functies te implementeren. WayKen-ingenieurs bouwen conceptmodellen met een reeks materialen, technologieën en afwerkingen om realistische afwerkingen te produceren om met vertrouwen te zien hoe het eindproduct eruit zal zien. Kleuren en texturen kunnen worden aangevuld met anodiseren, plateren, zandstralen en nog veel meer. Sommige productconceptmodellen maken gebruik van CNC-bewerking, rapid prototyping en andere processen om aan functionele assemblagevereisten te voldoen. Onze technici kunnen goed met u samenwerken om uw vroege CAD-bestanden om te zetten in conceptuele modellen die uw ontwerpintentie op elegante wijze overbrengen op uw publiek.