Prototype productie onder de knie: Bewezen technieken voor metaal- en kunststofonderdelen

Heb je recent een product (of onderdeel) ontwerp bedacht, of heb je een nieuw productidee dat je denkt de volgende grote ding zal zijn? Zo ja, dan zul je instemmen dat prototyping een vitaal proces is in het productontwikkelingsproces; het stelt je in staat ontwerpfouten vroegtijdig te ontdekken en de pasvorm en duurzaamheid van het product te bepalen.

Maar voordat je de sprong maakt met prototyping, is een significante beslissing die je waarschijnlijk moet nemen het kiezen van een geschikte productiemethode voor je prototype ontwerpen. Je wilt een betaalbaar productieproces dat een korte levertijd biedt zonder in te boeten op de kwaliteit van de prototype onderdelen.

Daarom hebben we een uitgebreide gids samengesteld om je succesvol je prototype onderdelen te fabriceren. Dit artikel presenteert vier veelvoorkomende methoden voor rapid prototyping en tips om de juiste te kiezen. Het zal ook nuttige ontwerptips geven voor rapid prototyping van metaal- en kunststofonderdelen.

4 Veelvoorkomende methoden voor Rapid Prototyping

#1 CNC-bewerking

CNC-bewerking is altijd een populaire methode geweest om prototypes te creëren. Bijvoorbeeld: in 2007, toen Apple polycarbonaat opgaf voor aluminium, gebruikten ze CNC-machines om prototypes van de MacBook behuizing te creëren uit een blok aluminium.

CNC-bewerking is een productieproces dat gecomputeriseerde controles gebruikt om de beweging van snijgereedschappen te bepalen en materiaal van een werkstuk te verwijderen tot het gewenste custom onderdeel gemaakt is.

CNC-bewerking biedt een extrem nauwe tolerantie tot ±4 μm. Bovendien betekent de brede materiaalcompatibiliteit dat je met vrijwel elk metaal of kunststof kunt werken, mits je ze in blokken hebt. (Gerelateerd: Moet je CNC gebruiken voor Rapid Prototyping? De Voordelen en Nadelen)

#2 3D-printen

3D-printen en CNC-bewerking zijn vergelijkbaar omdat ze allebei vertrouwen op 3D CAD-modellen en computerinstructies om prototype onderdelen automatisch te creëren. Maar in tegenstelling tot de subtractieve aard van CNC-bewerking, is 3D-printen een additief productieproces – het bouwt prototype onderdelen vanaf nul door materialen in lagen te depositeren.

3D-printtechnologieën omvatten Stereolithografie (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) en Selective Laser Sintering (SLS), die allemaal een minimale kenmerkgrootte hebben variërend tussen 0,25 mm en 0,8 mm. Deze groottebereik is meer dan nauwkeurig genoeg voor de grote meerderheid van prototyping vereisten.

#3 Urethane gieten

Urethane gieten, soms aangeduid als vacuümgieten, gebruikt silicone molds om kunststof prototype onderdelen onder vacuüm te produceren. Dit gietproces begint typisch met de creatie van een master patroon met CNC-machines of 3D-printers. Vloeibaar polyurethaan wordt vervolgens in de mold gegoten om kopieën van het prototype ontwerp te creëren.

#4 Rapid Injectiegieten

Rapid injectiegieten (RIM) is technisch gezien alleen een snellere versie van conventioneel injectiegieten. Net als urethane gieten, maakt het RIM-proces gebruik van snelle CNC-bewerking om moldkaviteiten te creëren, wat je in staat stelt complexe onderdelen en kenmerken te produceren.

Hoe kies je de juiste productiemethode?

CNC-bewerking, 3D-printen, urethane gieten en rapid injectiegieten bieden allemaal verschillende voordelen. De juiste keuze hangt typisch af van:

• De mechanische eigenschappen die je hoopt te krijgen
• Het volume prototype onderdelen dat je nodig hebt
• Je budget
• Levertijd
• Materiaalcompatibiliteit

Je moet kiezen voor CNC rapid prototyping als je zoekt naar een mix van kwaliteit, korte levertijd, betaalbaarheid en een breed scala materiaalcompatibiliteit. CNC-bewerking is ook ideaal voor het creëren van grote volumes prototypes met gewenste mechanische eigenschappen. Echter, dit subtractieve productieproces is geassocieerd met materiaalverspilling.

3D-printen elimineert de materiaalverspillingsuitdaging in CNC-bewerking en biedt hoge kwaliteit oppervlakteafwerkingen. Maar het komt met het nadeel van hoge kosten en beperkte materiaalopties. 3D-printtechnologie is alleen compatibel met thermoplasten (zoals ABS, nylon, PLA, ULTEM) en een paar metalen zoals toolstaal, roestvrij staal, titanium en aluminium. (Gerelateerd: Aluminium Prototype Productie: Hoe Bepaal Je De Beste Methode)

Urethane gegoten en injecteergegoten onderdelen combineren de structurele integriteit van CNC-gebruikte onderdelen en de uitstekende oppervlakteafwerkingen van 3D-geprinte onderdelen. Ze zijn ook redelijk betaalbaar, vooral als je zoekt om grote series kunststof prototypes te fabriceren.

Echter, urethane gieten en rapid injectiegieten hebben meestal langere levertijden dan 3D-printen en CNC-bewerking. Als vuistregel: je moet deze methoden gebruiken als je 100 of meer identieke kunststof prototype onderdelen wilt creëren.

Tips voor Rapid Prototyping van metaalonderdelen

De volgende tips helpen je met rapid metaal prototyping.

• Gebruik CNC rapid prototyping voor metaalonderdelen tenzij je ingediende kenmerken in je ontwerp hebt die onbereikbaar zijn voor CNC-machines.
• Gebruik 3D-printers om prototypes te fabriceren met ingediende kenmerken die anders lastig te creëren zouden zijn met CNC-machines.
• Ontwerp je kaviteiten zodanig dat de verhouding van kaviteitsdiepte tot breedte minder dan 4 is, want dit helpt je overmatige trilling en gereedschapsafbuiging tijdens CNC-bewerking te elimineren.
• Ontwerp je metaal prototype onderdelen met een wanddikte groter dan 0,8 mm aangezien dunwandige metalen geneigd zijn tot vervorming tijdens CNC-bewerking.
• Outsource het productieproces aan een top-machinewerkplaats om tijd te besparen en productiekosten te verminderen.

Tips voor Prototyping van kunststofonderdelen

Hoewel 3D-printen, injectiegieten en urethane gieten de meest populaire methoden blijven voor prototyping van kunststofonderdelen, kan CNC-bewerking een betere alternatief zijn voor bepaalde scenario's. Bijvoorbeeld: CNC-bewerking is ideaal als je ontwerp kleine details heeft of je probeert te werken met specialiteitskunststoffen zoals PVC, PEI en PEEK. (Gerelateerd: CNC-bewerking Kunststof Prototypes: Is Het De Beste Keuze?)

Niettemin, als je van plan bent 3D-printen te gebruiken voor prototyping van kunststofonderdelen, zullen de volgende ontwerptips je helpen kosten te verlagen en je prototype onderdelen succesvol te fabriceren.

• Maak volumineuze onderdelen hol, vooral voor niet-functionele prototype onderdelen die je voor visuele weergave gebruikt.
• Verminder ondersteuningsstructuren in je ontwerp omdat het meer materiaal gebruikt en 3D-printtijd verhoogt.
• Kies een derde-partij fabrikant met state-of-the-art 3D-printtechnologie, hooggekwalificeerde technici en kwaliteitscontrole experts.

Prototype Onderdelen Fabricage met Gensun Precision Machining

Gensun Precision Machining is al bijna twee decennia in bedrijf en levert high-quality prototyping diensten aan veel innovatieve bedrijven. Onze rapid prototyping diensten omvatten CNC-bewerking, 3D-printen, rapid injectiegieten en urethane gieten.

Afhankelijk van het prototype ontwerp en volumes onderdelen die je moet fabriceren, kunnen we je helpen bepalen welke prototyping methode te gebruiken en de prototype onderdelen te creëren die je nodig hebt.

Lees meer over onze rapid prototyping diensten.