Ontwerp Versnellen met 3D-Print Prototypes: Efficiëntie & Nauwkeurig Verhogen

Prototyping is een essentiële eerste stap in elke ontwerpcyclus. Of het nu gaat om het valideren van de haptiek van een onderdeel, de pasvorm in een montage, of de weerstand onder extreme omstandigheden – 3D-printen blijft de koning onder de prototypetechnieken.

3D-printen begon met als enig doel het snel maken van prototypes. In de decennia na de uitvinding heeft de technologie toepassingen gevonden in alles van tandlijners tot straalmotoronderdelen; toch is geen enkele toepassing vandaag de dag populairder dan 3D-printen van prototypes.

In de beginjaren werd 3D-printen voornamelijk gebruikt door grote bedrijven vanwege de hoge kosten, maar vandaag de dag is de toegankelijkheid aanzienlijk verbeterd, waardoor bedrijven van alle omvang de technologie kunnen benutten voor prototypes en nog veel meer.

WAT ZIJN DE VOORDELEN VAN 3D-PRINT PROTOTYPES?

DOORLOOPTIJD VERKORTEN

Traditionele productieprocessen zijn geschikt voor massaproductie, maar pijnlijk voor lage series. Dit is een van de redenen waarom prototypes voorheen moeilijk te produceren waren. Vaak moest men uitbesteden aan gespecialiseerde bedrijven, wat extra kosten en aanzienlijke levertijden met zich meebracht. Met 3D-printen kunnen prototypes nu on-demand en binnen enkele uren of dagen worden geproduceerd. FDM-printers (Fused Deposition Modeling) produceren met name snel kleine volumes prototypes in diverse materialen.

MATERIAALBIBLIOTHEEK UITBREIDEN

De opkomst van 3D-printen leidde tot een toename van nieuwe materialen met uiteenlopende fysieke en chemische eigenschappen voor functionele prototypes. Fabrikanten hebben nu een brede keuze afhankelijk van hun behoeften. In specifieke gevallen werken materiaalleveranciers samen met bedrijven om toepassingsspecifieke materialen te ontwikkelen. Materialen als PETG, nylon koolstofvezel, PC-ABS en vele anderen vinden vandaag de dag brede toepassing.

KOSTEN VERLAGEN

De kosten van 3D-printen zijn de afgelopen jaren aanzienlijk gedaald, mede door beschikbare printers als de MakerBot METHOD-serie die betaalbaarheid, toegankelijkheid en multi-materiaalprinten combineren. Rekening houdend met arbeidstijd en kosten van traditioneel prototyping, zijn 3D-geprinte prototypes veruit goedkoper.

SNELLE WIJZIGINGEN EN ITERATIES

Prototyping is inherent een proces van trial-and-error. Ingenieurs volgen een lus (ontwerp-prototype-evalueer-itereer-ontwerpaanpassing) om een ontwerp te finaliseren. Met 3D-printen zijn prototypes gemakkelijk beschikbaar, waardoor ontwerpers en ingenieurs vorm, pasvorm en functie veel eerder en vaker kunnen valideren – wat leidt tot een grote risicoreductie en minder kostenoverschrijdingen verder in de productiecyclus.

DRIE OVERWEGINGEN VOOR 3D-PRINTEN VAN EEN PROTOTYPE

1. EINDPRODUCT

Een van de belangrijkste aspecten is de toepassing van het eindproduct. Soms moet het prototype dimensioneel, functioneel of esthetisch identiek zijn aan het eindproduct. In andere gevallen is het slechts een onderdeel dat gecontroleerd moet worden op pasvorm in een montage. Een conceptmodel kan ook dienen om de vorm en aanvoeling te communiceren voordat het basisindustriële ontwerp wordt gekozen.

2. 3D-PRINT TECHNOLOGIE

Afhankelijk van het prototype en de toepassing, kiest de ingenieur de 3D-printtechnologie. Voor functionele prototypes is FDM veelvoorkomend, evenals voor onderdelen met kenmerken boven 100 micron. Voor esthetisch aantrekkelijke prototypes worden technologieën als SLA (Stereolithography) of PolyJet gebruikt. Soms is een combinatie van additieve en subtractieve productie optimaal.

3. ONTWERPRICHTLIJNEN

Bij 3D-printen van prototypes moet rekening gehouden worden met ontwerprichtlijnen zoals wanddikte, waterdicht ontwerp, meerdere schillen, of het handhaven van de minimale kenmerkengrootte per technologie. Dit lijkt op overwegingen bij andere productietechnieken; 3D-printen biedt echter een geheel nieuwe reeks geometrische vrijheden die subtractieve technieken niet kunnen bieden.

Lees verder voor meer informatie over typen 3D-print prototypes en populaire materialen.

Eerder gepubliceerd op de website van MakerBot.