Hoe U Superieure Metaalprototypes Bouwt: Bewezen Methodes & Best Practices

Metaalprototypes zijn belangrijk voor bedrijven in veel industrieën, van luchtvaart tot elektronica, omdat een effectief metaalprototype kan leiden tot een beter eindproduct.

Dit artikel bespreekt het belang van metaalprototypes en kijkt naar situaties waarin metalen prototyping gunstig is ten opzichte van kunststof prototyping.

Het bespreekt ook verschillende effectieve methoden voor het creëren van metaalprototypes: CNC-bewerking, 3D-printen (additieve productie), platenmetaalvormen, gieten en extruderen. 3ERP heeft de capaciteit om meerdere processen te combineren en de beste oplossing te bieden voor uw metaalprototypebehoeftes.

Wat is een metaalprototype?

In de productiewereld is een prototype een mock-up of ruwe schets van een onderdeel. Prototypes worden lang voor het begin van de productie gebouwd, zodat ontwerpers het onderdeel kunnen testen en ontwikkelen.

Afhankelijk van het productieproces dat voor prototyping gebruikt wordt, kunnen prototypes van een verscheidenheid aan materialen gemaakt worden.

Metaalprototypes zijn prototypes gemaakt met een metaalproductietechniek zoals CNC-bewerking, gieten of platenmetaalvormen. Ze kunnen gemaakt worden van aluminium, staal of elk ander materiaal dat gekozen wordt door het engineeringteam.

Hoewel metaal vaak gebruikt wordt voor pre-productie prototypes – geavanceerde prototypes die het eindonderdeel nauwkeurig nabootsen – kan het ook gebruikt worden voor vroege-fase prototypes.

Metaal kan voor functionele of esthetische redenen verkiesbaar zijn, of beide.

Waarom een metaalprototype maken in plaats van een kunststofprototype?

In sommige situaties kunnen ingenieurs kunststofprototypes maken voor onderdelen die uiteindelijk in metaal geproduceerd zullen worden.

Dit kan om veel redenen gebeuren. Ten eerste hebben veel prototypes geen functionele of mechanische rol, dus het maakt niet uit of ze bepaalde kenmerzen bezitten zoals kracht, duktiliteit en geleiding.

En als de materiaaleigenschappen van een prototype onbelangrijk zijn, is het logisch om het prototype te maken met een goedkoop en gemakkelijk beschikbaar materiaal. In veel gevallen is kunststof de goedkoopste optie.

Maar sommige prototypes hebben speciale functies.

Functionele prototypes, hybride prototypes en pre-productie prototypes moeten allemaal een of andere rol vervullen, wat specifieke materiaalkenmerken kan vereisen. Metaal is vaak de beste leverancier van die kenmerken.

En zelfs niet-functionele prototypes kunnen profiteren van metaal. Looks-like prototypes, die gebruikt worden om een concept te demonstreren, zien er vaak beter uit wanneer ze van metaal gemaakt zijn – vooral als het onderdeel in metaal massaproduceerd zal worden.

Metaalprototyping kan daarom de kansen op vroege investering en commercieel succes vergroten.

Het bouwen van een metaalprototype heeft ook belangrijke lange-termijn kostenvoordelen.

Als het onderdeel uiteindelijk in metaal massaproduceerd zal worden, is het relatief makkelijk om een metaalprototype om te zetten in een metaal eindproduct. Aan de andere kant kan een 3D-geprint kunststofprototype niet gemakkelijk getransformeerd worden in een metaal productieonderdeel.

Voordelen van metaalprototypes:

• Betere mechanische/functionele prestaties
• Nauwkeurigere testen
• Betere esthetiek
• Hogere kans op investeerdersinteresse
• Makkelijker overgang naar productie

Wat is de beste methode om uw metaalprototypes te maken?

Vanwege hun geometrie, tolerantie of hoeveelheid, kunnen sommige metaalprototypes alleen bij één productieproces passen, zoals CNC-bewerking of 3D-printen.

De meeste onderdelen kunnen echter met een reeks verschillende methoden gemaakt worden.

In dat geval moeten we uitvinden welke methode de beste is – in termen van het bereiken van het beste mechanische resultaat, alsook het minimaliseren van kosten en productietijd. Hier zijn korte inleidingen op een paar veelvoorkomende technieken voor het maken van metaalprototypes:

Metaal bewerkingsprototypes

CNC-bewerking is een redelijk betaalbare manier om metaalprototypes te creëren.

Een CNC-machine gebruikt computerinstructies om een metaal snijgereedschap te sturen, dat precies secties van materiaal van een metaalblok verwijdert.

Bewerking is een nuttig prototypinghulpmiddel omdat digitale CAD-ontwerpen eenvoudig tussen prototypes gewijzigd kunnen worden, wat resulteert in een efficiënte workflow. Het is ook makkelijk om duplicaten te maken of het ontwerp te distribueren aan andere partijen.

Het proces is ook compatibel met een scala aan metalen – hoewel bepaalde aluminiumkwaliteiten de beste combinatie van waarde en bewerkbaarheid kunnen bieden.

CNC-gefreeste prototypes zijn redelijk betaalbaar omdat ze geen tooling vereisen en dus geen minimum bestelhoeveelheid hebben. Er is echter wel enige materiaalverspilling door de subtractieve aard van het proces.

Wat betreft ontwerpvrijheid bieden 4-as en 5-as CNC-machines uitzonderlijke flexibiliteit voor het creëren van complexe onderdelen met gedetailleerde kenmerken.

Voordelen:

Lage kosten, Ontwerpvrijheid, Materiaalselectie

Nadelen:

Enige materiaalverspilling

Hier zijn een paar voorbeelden van metaalbewerkingsprototypes die door 3ERP gedaan zijn. Dit is alleen om u een globaal idee te geven over de typen onderdelen die geschikt zijn voor CNC-bewerking.

 

Metaal 3D-printprototypes

3D-printen is een andere redelijk betaalbare manier om metaalprototypes te maken, hoewel metaal additieve productiemachines veel duurder zijn dan FDM 3D-printers, die alleen kunststoffen printen.

3D-geprinte metaalprototypes kunnen gemaakt worden met AM-technologieën zoals selectieve lasersmelting (SLM) en direct metal laser sintering (DMLS).

Net als CNC-bewerking gebruikt 3D-printen digitale ontwerpen als input, wat snelle wijzigingen aan het ontwerp mogelijk maakt.

Maar een van de grootste voordelen van metaal 3D-printen is geometrische flexibiliteit. 3D-geprinte metaalprototypes kunnen zeer complexe kenmerken hebben, inclusief complexe interne secties, aangezien ze laag voor laag gebouwd worden, niet weggesneden uit een massief blok.

Metaalprototypes kunnen een minder indrukwekkende oppervlakteafwerking hebben dan andere vormen van metaalprototypes, hoewel goede oppervlakteafwerkingsbehandelingen dit probleem kunnen verhelpen.

Verschillende metalen zijn beschikbaar in AM-poedervorm, maar de opties zijn minder divers dan die beschikbaar voor andere processen.

Voordelen:

Lage kosten, Ontwerpvrijheid

Nadelen:

Onderdeelssterkte, Materiaalselectie

Vanwege de onderhuids en inwendige kanalen zijn dit typische onderdelen waar u geen betere opties heeft dan 3D-printen.

Platenmetaalprototypes

Platenmetaalfabricage is een groep processen die betrekking hebben op het snijden, vervormen en monteren van metaalplaten. Het wordt gebruikt om functionele items te maken zoals beugels, behuizingen en industriële onderdelen.

Voor platenmetaalprojecten kan het de moeite waard zijn om een functioneel metaalprototype te maken met dezelfde platenmetaaltechnieken die tijdens productie gebruikt zullen worden.

Platenmetaalvormprocessen omvatten lasersnijden, punchen, buigen, spinnen en lassen.

Platenmetaalprototypes zijn gegarandeerd sterk en van hoge kwaliteit. Ze kunnen echter duurder zijn dan alternatieven als meerdere vormprocessen vereist zijn.

Een prototype van een rechte hoekbeugel met gaten kan bijvoorbeeld drie afzonderlijke machines vereisen: een lasersnijder, kantbank en punchingmachine, terwijl een vergelijkbaar prototype met alleen een CNC-machine of 3D-printer gemaakt kan worden.

Platenmetaalfabricage kan bijzonder nuttig zijn als verschillende kopieën van het prototype vereist zijn.

Voordelen:

Productiekwaliteit, Reeks fabricageprocessen

Nadelen:

Benodigde tijd, Beperkte ontwerpvrijheid

Metaal gietprototypes

Gieten is het proces van vloeibaar metaal in een vorm gieten om een onderdeel te vormen.

Metaalgieten wordt meestal niet als een prototypingproces beschouwd, aangezien het specialistische apparatuur vereist en het maken van een vorm een arbeidsintensief en duur proces is. Het is daarom niet economisch haalbaar om een vorm te maken voor slechts één of twee prototypes.

Maar er zijn speciale manieren om metaalprototypes via gieten te creëren.

Met lostwasgieten kunnen we bijvoorbeeld een 3D-printer gebruiken om een wasmodel te maken, en dit model kan vervolgens gebruikt worden om een betaalbare vorm voor het gieten van metaalprototypes te creëren.

Met drukgieten kunnen we de toolingkosten op verschillende manieren verlagen. Een methode is om een eenvoudige vorm te maken, en daarna fijn kenmerken na gieten toe te voegen met een CNC-machine. (Deze methode werkt alleen in kleine hoeveelheden; na-bewerken van duizenden onderdelen zou te lang duren.)

Gegoten metaalprototypes zijn relatief duur, maar de tooling kan bewaard worden voor brugproductie, wat op de lange termijn de klant geld kan besparen.

Voordelen:

Extreem sterke onderdelen, Productiekwaliteit

Nadelen:

Vereist dure tooling, Specialistische apparatuur vereist

Metaal extrudeerprototypes

Metaalextrusie is een andere metaalbewerkingstechniek die niet typisch als een prototypingproces beschouwd wordt.

Tijdens het extrusieproces wordt materiaal door een gevormde opening in een matrice gedwongen, wat een verlengd onderdeel met een uniforme doorsnede produceert.

De meeste extrusiebedrijven gaan alleen om hoge-volume productieorders, en eenmalige prototypes zijn niet de moeite waard voor hun tijd.

Echter, het is soms de moeite waard om metaalextrusie voor metalen prototyping te gebruiken, en 3ERP is een van de weinig aanbieders van dergelijke diensten.

Extrusie wordt bijna uitsluitend uitgevoerd op aluminiumlegeringen en is een geschikt proces voor eenvoudige onderdelen zoals metalen staven, beugels en verbindingen.

Het proces is geschikt voor test- en pre-productieprototypes waar het extrusie metaalprototype het eindonderdeel nauwkeurig nabootst. Het wordt niet aanbevolen voor onderdelen die met een andere techniek geproduceerd zullen worden.

Voordelen:

Productiekwaliteit

Nadelen:

Beperkt bereik aan materialen

3ERP heeft een sterke toeleveringsketen opgebouwd voor de meeste productieprocessen, en we hebben ook de capaciteit om meerdere processen te combineren. We kunnen daarom de beste oplossing bieden voor uw metaalprototypes. Neem vandaag nog contact op met 3ERP voor een gratis offerte.