Metaalprototype:vier methoden voor snelle prototypering van metaal onderzoeken

Een prototype is een fysiek model of een monster dat is gemaakt om een ​​nieuw ontwerp, concept of proces in een vroeg stadium te verifiëren. Het wordt veel gebruikt in een groot aantal industrieën, waaronder de auto-industrie, ruimtevaart, medische apparatuur, elektronica en architectuur.

Metalen prototypes kunnen nooit genoeg erkenning krijgen voor hun rol in onze samenleving. Ze zijn zo cruciaal dat elk product dat we in ons dagelijks leven gebruiken ermee begint. Omdat het prototypingproces de stap is tussen de evaluatie en de afronding van een nieuw idee.

Wat is een metalen prototype?

Een metalen prototype is een object dat wordt gebruikt als voorbeeld of model van een nieuw product. Met het prototype kunnen fabrikanten en ontwerpers een idee of concept omzetten in een fysiek object. Het item kan vervolgens worden gebruikt als onderdeel van het productontwikkelingsproces voor testen, demonstraties of verder ontwerpwerk.

Een metalen prototype kan worden gemaakt met behulp van verschillende methoden, waaronder 3D-printen, CNC-bewerking, gieten, prototypen van plaatwerk en dergelijke. Hoewel deze prototypen kunnen worden gemaakt van veel verschillende materialen, aluminium, koolstofstaal, plaatstaal, messing, koper, en brons worden het meest gebruikt.

De toepassing en functie van metalen prototypes

1. Metalen prototypes worden gebruikt in een groot aantal verschillende industrieën van verschillende metalen materialen. Ze kunnen worden gebruikt in de bouwsector om modellen van nieuwe gebouwen of bruggen te bouwen, of in de automobielsector om auto's of vrachtwagens te testen.

2. Productieprocessen maken ook gebruik van vloeibaar metaal om prototypes of testmodellen te maken van nieuwe gereedschappen, bevestigingsmiddelen, elektronische apparaten of huishoudelijke artikelen.

3. Fabrikanten kunnen het Prototyping-proces gebruiken om nieuwe tools te testen en te verfijnen voordat de volledige productie en fabricage beginnen. Een metalen prototype kan veel verschillende vormen aannemen, afhankelijk van de doelen van de ontwikkelaar. Het kan gewoon fungeren als een fysieke representatie van het voorgestelde object, zonder daadwerkelijke functionaliteit.

Sommige prototypemodellen hebben mogelijk volledige functionaliteit en kunnen exact dezelfde taken of acties uitvoeren als het voorgestelde object. Zo kan een metalen prototype voor een nieuwe handheld rig alleen bestaan ​​uit een holle behuizing die kan worden gebruikt om gedetailleerde prototypes te maken.

4. Metalen prototypes bieden veel voordelen voor fabrikanten en ontwerpers. Ze kunnen worden gebruikt om ontwerpen of functies te testen, zodat de fabrikant het product kan verbeteren voordat met de productie wordt begonnen. Ze kunnen ook worden gebruikt om investeerders of potentiële kopers enthousiast te maken voor een nieuw product.

Waarom kiezen voor het maken van metalen prototypes?

Nadat ik heb besloten een snel prototype te maken, komt er een andere vraag op:moet ik een metalen prototype of een plastic prototype maken? Vergeleken met plastic vertoont rapid prototyping van metaal enkele concurrentievoordelen. Laten we hieronder een kijkje nemen om de voordelen te kennen:

1. Uitstekende sterkte

Roestvrij staal, aluminium, titanium en magnesiumlegeringen hebben een aantal uitstekende eigenschappen, waaronder hun sterkte en duurzaamheid.

Als het ontworpen onderdeel wordt blootgesteld aan extreme omstandigheden zoals enorme hitte, wind en het moeten weerstaan ​​van zware gewichten, is dit een perfecte oplossing omdat de meeste plastic onderdelen gewoon niet zo sterk en duurzaam zijn.

2. Ongelooflijke kosteneffectiviteit

Intuïtief denken we misschien dat plastic goedkoper is dan metaal, wat tot op zekere hoogte juist is. Kunststof onderdelen zijn echter gemakkelijker te verslijten en moeten eerder worden vervangen.

Een andere reden die het kosteneffectiever maakt om het onderdeel van metaal te maken in plaats van plastic, is de unieke structuur. Daarom is het metalen prototype in sommige gevallen meer potentieel en competitiever dan plastic.

3. Metaaloppervlak

Als u op zoek bent naar een metalen, gladde en heldere oppervlakteafwerking, dan is dit zeker de juiste keuze. Bovendien kunnen metalen prototypes worden geanodiseerd om een ​​corrosiebestendige afwerking te krijgen, terwijl plastic prototypes alleen kunnen worden geverfd. Dit maakt metaalprototyping ook ongeëvenaard.

4. Veelzijdige toepassingen

Het materiaal metaal zelf biedt meer ontwerpvrijheid en kan op verschillende gebieden worden gebruikt. In zowel de prototype- als de productiefase heeft metaal de voorkeur voor zowel functionele als esthetische doeleinden.

4 methoden om uw metalen prototypes te maken

Er zijn verschillende methoden om metalen prototypes te maken en net zoals elke munt twee kanten heeft, vertonen verschillende methoden verschillende voor- en nadelen. Bij metal rapid prototyping omvatten deze technologieën CNC-bewerking, 3D-printen van metaal, plaatbewerking, metaalgietmethode en andere processen. Laten we nu eens kijken naar de ins en outs van elk ervan.

1. CNC verspanen van metalen prototypes

CNC-bewerking (computer-numeral control-bewerking) verwijst naar een geautomatiseerd productieproces dat gebruikmaakt van gemeenschappelijke technieken voor voorgeprogrammeerde software om de hele beweging van de productieapparatuur te besturen.

Materialen die geschikt zijn voor CNC-metaalbewerking zijn aluminiumlegeringen, koper, staal (vooral roestvrij staal), titaniumlegeringen, zinklegeringen en magnesiumlegeringen. Hoewel het een populaire productiemethode is, blijven de voor- en nadelen voor sommigen onbekend.

Sommige CNC-machines werken alleen op X- en Y-vlakken, terwijl andere op drie dimensies werken (X-, Y-, Z-vlakken). Meestal kunt u machines met 3, 4, 3+2 en 5 assen zien in een CNC-machinewerkplaats met de beste oplossing.

Belangrijkste voordelen:

Geen MOQ - Aangezien er geen mal nodig is voor CNC-bewerking, bestaat er niet zoiets als MOQ. Daarom is de eenheidsprijs voor 10 stuks en 30 stuks heel dichtbij. Als u metalen componenten in een laag volume wilt maken, is CNC-bewerking uw perfecte optie.

Meer materiaalopties – Zoals hierboven vermeld, is er een breed scala aan metalen blokken om uit te kiezen als het gaat. Aluminium, staal en koper zijn echter de meest gekozen omdat ze geweldige mechanische en thermische eigenschappen hebben.

Hoge precisie – In de medische, ruimtevaart- en robotindustrie is vaak hightech betrokken en de componenten die in de velden worden gebruikt, moeten zeer nauwkeurig zijn. Het kan ingewikkeld, nauwkeurig en sterk zijn.

Nadelen:

Hogere eenheidskosten – Hoewel hoge precisie kan worden vervaardigd op CNC-machines, kan dit tijdrovend zijn voor complexe projecten. In tegenstelling tot gieten of printen, is het kostbaar wanneer de hoeveelheid aanzienlijk is. In dergelijke gevallen wordt CNC-bewerking niet aanbevolen als er geen eisen zijn aan het oppervlak en de precisie.

Materiaalafval – het is een subtractieve fabricagemethode voor massaproductie, wat betekent dat er wat materiaal uit de metalen blokken zal worden verwijderd, zodat materiaalverspilling onvermijdelijk is.

2. 3D-printen van metalen prototypes

3D-metaalprinten, ook wel additive manufacturing genoemd, is een technologie die fysieke objecten bouwt door lagen van zelfklevende materialen zoals metaalpoeder of plasticpoeder te printen met behulp van digitale modelbestanden.

Opkomend als een nieuwe ster in de maakindustrie, fungeert 3D-printen als aanvullende of alternatieve technologie en maakt het de laatste jaren een snelle groei door. Het is meestal handig voor lichtgewicht en complexe eenmalige stukken met een korte levenscyclus.

Belangrijkste voordelen:

Ontwerpvrijheid – Ondersnijdingen en binnenstructuren zijn moeilijk voor CNC-bewerking, dus 3D-printen is de enige methode om zeer complexe functies te maken. Hiermee kunnen ontwerpers en ingenieurs een fysiek prototype maken zonder ontwerpbeperkingen.

Snelle doorlooptijd – Naast ontwerpvrijheid heeft 3D-printen nog een ander voordeel:het in korte tijd vervaardigen van een metalen prototype. Het is geschikt wanneer de productietijd kort is, vooral voor ontwerpprojecten.

Nadelen:

Ruwe oppervlakteafwerking – In vergelijking met CNC-gefreesde onderdelen zijn 3D-geprinte metalen prototypes minder sterk, met een ruwere oppervlakteafwerking. Je kunt de ruwe aanraking voelen en het oneffen oppervlak zien.

Lage kosteneffectiviteit – Hoewel je kunt zien dat 3D-geprinte plastic producten tegenwoordig vrij vaak voorkomen, is 3D-printen van metaal niet zo gebruikelijk omdat het metaalpoeder dat wordt gebruikt voor het printen duur is. Dit is in strijd met het bedrijfsmodel waarbij winst het belangrijkste is.

3. Prototypes voor metaalgieten

Het is een proces van het vormen van stijve metalen gegoten onderdelen. Gesmolten metaal wordt in een mal gegoten en wanneer het metaal en de mal afkoelen, wordt het metalen deel uit de mal verwijderd en gaat het door naar de volgende ronde.

Dit proces wordt al duizenden jaren toegepast en groeit nog steeds. Investeringsgieten is een goedkope manier om grote volumes te produceren met complexe vormen en ontwerpen.

Met de ontwikkeling van technologie kunnen mensen tegenwoordig de mal 3D-printen of CNC-bewerken, waardoor het goedkoper en sneller is om prototypes te maken.

Belangrijkste voordelen：

Productiekwaliteit – soms nemen onze klanten contact met ons op voor een metalen prototype, maar vragen ze om metaalgieten wanneer ze overgaan tot massaproductie. Dus als de eindproducten gegoten worden, zorgen prototypes voor productiekwaliteit. U krijgt iets functioneels en solide, waardoor het de moeite waard is waarvoor u betaalt.

Grootte en gewicht - Als u een 20ft metalen prototype wilt bouwen, is gieten uw enige keuze. Het is gewoon te groot, dus het is onwaarschijnlijk dat het door CNC of 3D-printen komt. Grootte en gewicht zijn niet beperkt tot gieten. Het kan worden gebruikt om alles te maken, van een klein gadget op tafel tot een ontziltingstank in de fabrieksversie.

Nadelen:

Dure schimmelkosten - Hoewel de mal kan worden gereserveerd voor toekomstig gebruik, zijn de kosten van de mal te hoog voor een metalen prototypeproject met een laag volume. Het is meer een techniek voor massaproductie.

Grove oppervlakteafwerking – Prototypes voor metaalgieten hebben een relatief ruwe oppervlakteafwerking en daarom moet rekening worden gehouden met een grotere tolerantie. Dit is niet geschikt voor prototypes met parende interfaces.

4. Prototypes van plaatwerk

Plaatwerk fabricage is een andere methode om prototypes te maken. Tijdens de plaatbewerkingsprototyping wordt plaatwerk met de standaarddikte (meestal dun) op een bureau geplaatst waar een lasersnijder met behulp van een programma patronen maakt.

Vervolgens zullen verschillende vormprocessen worden uitgevoerd, waaronder spinnen, buigen, ponsen en lassen, afhankelijk van de geometrie-eisen. Het prototype van plaatstaal is geschikt voor de behuizing, behuizing en constructieframes.

Belangrijkste voordelen:

Kosteneffectief – Vanwege de snelle doorlooptijd is plaatwerkprototyping een metaalbewerkingsmethode die onderdelen van goede kwaliteit oplevert.

Vervangbaar- Een van de grootste voordelen van plaatwerk is dat het vervangen kan worden. Wanneer voor de montage meerdere componenten worden gebruikt, kan het individuele onderdeel of onderdelen worden verwijderd en vervangen door nieuwe. Dit bespaart kosten, vooral nieuwe wijzigingen of aanpassingen die moeten worden gemaakt.

Productiekwaliteit – Aangezien prototyping een stap is tussen ontwerp en eindproduct, is de productiekwaliteit belangrijk om het product te testen en plaatwerkprototypes zijn meestal de kwaliteit van het eindproduct

Nadelen:

Beperkte ontwerpvrijheid – In tegenstelling tot CNC- of 3D-printen, biedt prototypen van plaatwerk niet zoveel ontwerpvrijheid.

Bredere maattolerantie – Vergeleken met andere metaalbewerkingsmethoden kan het maken van prototypes voor plaatwerk niet zo'n strakke maattolerantie bereiken.

Kortom, als u een snelle doorlooptijd en lage kosten nodig heeft, is 3D-printen de beste optie. Als u echter een hoge mate van nauwkeurigheid of complexe geometrie nodig heeft, is CNC-bewerking een betere keuze. Metaalgieten en plaatwerkprototyping zijn goede opties voor grote of complexe onderdelen. Welke methode u ook kiest, zorg ervoor dat u samenwerkt met een gekwalificeerde prototypefabrikant om de beste resultaten te krijgen.

6 belangrijke overwegingen voor het maken van snelle prototypen van metaal

1. Materiaaleigenschappen :Bij het maken van prototypes met metaal is het belangrijk om rekening te houden met de mechanische en fysieke eigenschappen van het materiaal. Verschillende metalen hebben verschillende sterktes en dichtheden.

Materiaal voor rapid prototyping van metaal kan worden geproduceerd met behulp van CNC-machines, directe metaallaser-sintering, lasersnijden of geprinte onderdelen om perfect te ontwerpen.

2. Bewerkbaarheid :De bewerkbaarheid van een metaal verwijst naar het vermogen om te worden gesneden of gevormd met behulp van werktuigmachines. Sommige metalen zijn beter bewerkbaar dan andere, wat betekent dat ze gemakkelijker in de gewenste vorm kunnen worden gevormd.

3. Gereedschap :Om een ​​metalen prototype te maken, heb je speciaal gereedschap nodig. Deze tooling kan duur zijn en is mogelijk niet direct beschikbaar. Het is belangrijk om te overwegen of de kosten en beschikbaarheid van gereedschap een probleem zijn voordat u een metaal kiest voor prototyping.

4. Oppervlakteafwerking :De oppervlakteafwerking van de metalen onderdelen kan een belangrijke overweging zijn bij het maken van prototypes. Sommige metalen hebben een ruwere oppervlakteafwerking dan andere, wat het uiterlijk en de functie van het prototype kan beïnvloeden.

5. Kosten :De vorm en het subtractieve of additieve proceskarakter van een prototype bepalen de doorlooptijd, een complex ontwerp kost meer tijd. De kosten van prototyping met metaal kunnen aanzienlijk zijn, vooral als speciaal gereedschap vereist is. Het is belangrijk om rekening te houden met de materiaal- en fabricagekosten voordat u een metaal kiest voor rapid prototyping.

6. Volume en budget :Het volume van de massaproductie kan worden aangepast aan uw budget en de hierboven genoemde geschikte methode.

Conclusie

Concluderend zijn metalen prototypes een belangrijke stap in het productontwikkelingsproces. Hiermee kunt u uw ontwerp testen en de nodige wijzigingen aanbrengen voordat u verder gaat met de productie.

Bovendien kunnen ze u helpen geld en tijd te besparen door mogelijke problemen vroegtijdig te identificeren. Door de voordelen van metalen prototypes te begrijpen, kunt u ervoor zorgen dat uw productontwikkelingsproces zo efficiënt mogelijk verloopt.

Met geavanceerde apparatuur en een hoog opgeleid professioneel team is WaKen gespecialiseerd in snelle prototypes van kunststof en metaal. Van CNC met een strakke tolerantie met aangepaste afwerkingen tot 3D-printen met complexe geometrieën en goedkope snelle gereedschappen, we kunnen u helpen de wendbaarheid te vergroten in elke fase van de levenscyclus van het product. Neem vandaag nog contact met ons op voor meer begeleiding bij uw projecten!