Elastomeer prototyping: Een professionele gids voor snelle, kosteneffectieve productie

Prototyping is een cruciale fase van de productielevenscyclus die typisch het einde van de ontwerpfase verbindt met het begin van de productie. Het proces stelt ontwerpers en ingenieurs in staat om de deelsontwerp te verfijnen, feedback te verzamelen en steun van stakeholders te verkrijgen.

Prototypen kunnen op een aantal verschillende manieren gecreëerd worden. Snelle 3D-prototyping, die additieve productiemethoden gebruikt om delen te produceren, is een steeds populaardere keuze voor prototyping geworden omdat het ingenieurs in staat stelt om ontwerpvragen snel en kosteneffectief te identificeren voordat productie begint. Dit helpt potentieel dure of tijdrovende gereedschapsrevisies te vermijden, verbetert productkwaliteit en zorgt ervoor dat productie op schema blijft met geprojecteerde tijdlijnen.

Echter, bepaalde deeltoepassingen en materialen zijn geen goede passes voor 3D-gebaseerde prototyping. Processen zoals fused deposition modeling (FDM) produceren niet-isotrope delen die fragieler kunnen zijn en anders reageren dan productie elastomeer delen, terwijl andere additieve methoden kunnen worden beperkt door kosten of materiaalopties.

Dit kan een uitdaging zijn voor snelle prototyping van elastomeer gieten, zegels en andere hoog elastische delen met lage durometers, waar flexibiliteit een gewenste materiaalkenmerk is. Hoewel ontwikkelingen in additieve productiemethoden ingenieurs in staat hebben gesteld om rubber, of "elastomeer" producten te printen, zijn er nog steeds beperkingen wat met de technologie gedaan kan worden. Echter, elastomeer componenten en prototypes kunnen effectief gemaakt worden met traditionele productiemethoden.

Methoden om elastomere prototypes te produceren

Processen zoals compressiegieten en transfergieten zijn hoogst efficiënte methoden voor het produceren van rubberdelen zoals pakkingen, zegels en O-ringen, maar de gereedschappen die vereist zijn om rubber compressiemolontwerpen te produceren, neigen ertoe met een hoge prijs te komen. De twee meest voorkomende traditionele methoden voor het prototypen van rubberdelen zijn urethane gieten en dijk snijden.

Urethane gieten omvat het creëren van een silicone mol rond een meesterpatroon met de exacte geometrie van het gewenste einddeel. Het meesterpatroon kan CNC-bewerkt of 3D-geprint zijn, afhankelijk van de toepassing en geometrische complexiteit. Eenmaal de mol vast is, kan het open gesneden worden en gebruikt worden om hoogst nauwkeurige replica's van het meesterpatroon in lage volumes te creëren. Een significant voordeel van urethane gieten is dat het proces meer durometers en kleuren toestaat dan andere methoden van elastomeer prototyping. Dijk snijden van elastomeer bladmateriaal is ook erg veelvoorkomend voor pakkingen en zegels.

CNC frezen is een subtractief productieproces dat draaiende gereedschappen gebruikt om snel en efficiënt materiaal weg te snijden van een massief werkstuk, het gewenste deel vormgevend. Deze methode kan ook gebruikt worden om rubberontwerpen te creëren, maar er is één grote ontwerplimitatie: het proberen om elastisch, buigzaam materiaal met enige mate van nauwkeurigheid te snijden is ongelooflijk moeilijk. Om deze reden kunnen alleen zeer rigide rubbers effectief gefreesd worden.

Gegoten urethane prototyping is een efficiëntere manier om zachte rubberdelen te creëren. Als om een of andere reden het prototype moet worden gefreesd, moeten ingenieurs overwegen een kraagje net boven de frees te plaatsen om te voorkomen dat het rubber werkstuk beweegt. Rubber werkstukken kunnen ook in vloeibare stikstof bevroren worden vóór frezen om hun hardheid te verhogen.

Een van de primaire voordelen van 3D-printen van rubberprototypes is snelheid. Eenmaal het CAD-bestand gefinaliseerd is, kunnen delen vaak in minder dan een dag geproduceerd worden. Echter, sommige additieve methoden komen met materiaalbeperkingen, wat betekent dat ze hoewel ze effectief kunnen zijn bij het testen van pasvorm en vorm van componenten, ze vaak niet ideaal zijn voor functionele testen.

Sommige materiaalbeperkingen variëren op basis van proces. Een van de eerste methoden van 3D-geprinte elastomeer prototyping gebruikte selectieve lasersintering (SLS) met een elastisch basismateriaal. Prototypes gecreëerd door SLS tonen enige elasticiteit, maar vertonen nog steeds relatieve stijfheid en zijn geneigd te breken na herhaald buigen. Deze delen hebben ook vaak laag-resolutie afwerkingen.

De ontwikkeling van PolyJet technologie stelde ingenieurs in staat om meerdere materialen in verschillende combinaties vanaf dezelfde kop te printen. Dit stelt de productie van prototypes in staat die de diverse eigenschappen van rubber nauwkeurig simuleren, inclusief durometers variërend van 27-95 op de Shore硬度 schaal. Helaas missen veel PolyJet materialen de sterkte van echte rubberprototypes, hoewel بعض nieuwe materialen meer vergelijkbare sterkte en functionaliteit bieden.

Carbon's Digital Light Synthesis (DLS) technologie kan ook gebruikt worden om elastomeer prototypes te printen, met een voordeel van het proces dat het toestaat voor meer isotrope eigenschappen. Deze methode heeft enkele beperkingen wat betreft materiaaleigenschappen, durometer, kleur, deelscomplexiteit en deelsgrootte, maar kan gebruikt worden om productiekwaliteit rubberprototypes te creëren.

Efficiënt rubberdelen prototypen

Technologische vooruitgang hebben het veel makkelijker gemaakt om snel en economisch elastomeer delen te prototypen, en het laten van de vereiste materiaalspecificaties bepalen welk proces fabrikanten is de sleutel tot het maximaliseren van efficiëntie. Als het prototype bedoeld is als bewijs van concept of om de vorm en pasvorm van componenten te testen, dan is de efficiëntie geboden door 3D-printen moeilijk te kloppen. Aan de andere kant, urethane gieten heeft veel minder materiaalbeperkingen, wat vaak nuttiger zal blijken voor het doel van functionele testen.

Bij Fast Radius zijn we toegewijd aan het stroomlijnen van het productieproces van elk project van concept tot levering. We werken hand in hand met onze klanten tijdens elke fase van de productielevenscyclus, helpend productteams van alle vormen en maten hun deelsontwerp te optimaliseren, prototypen, best-passende materialen selecteren, testen en op schaal produceren. Ons team van ervaren ontwerpers, ingenieurs en adviseurs is voorbereid 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 te beginnen.