Prototype-onderdelen:hoe u ze met succes van metaal of kunststof kunt maken

Heb je onlangs een product (of onderdeel) ontwerp bedacht, of heb je een nieuw productidee waarvan je denkt dat het the next big thing wordt? Als dat zo is, bent u het ermee eens dat prototyping een essentieel proces is in het productontwikkelingsproces; het stelt u in staat om ontwerpfouten vroegtijdig te ontdekken en de pasvorm en duurzaamheid van het product te bepalen.

Maar voordat u de sprong waagt met prototyping, is een belangrijke beslissing die u waarschijnlijk moet nemen, het kiezen van een geschikte productiemethode voor uw prototypeontwerpen. U wilt een betaalbaar productieproces met een korte doorlooptijd zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van de prototypeonderdelen.

Daarom hebben we een uitgebreide gids samengesteld om u te helpen bij het succesvol vervaardigen van uw prototype-onderdelen. Dit artikel presenteert vier veelgebruikte methoden voor rapid prototyping en tips om u te helpen de juiste te kiezen. Het biedt ook handige ontwerptips voor het snel maken van prototypes van metalen en plastic onderdelen.

4 veelgebruikte methoden voor snelle prototypering

#1 CNC-bewerking

CNC-bewerking is altijd een populaire methode geweest om prototypes te maken. Vanaf 2007, toen Apple bijvoorbeeld polycarbonaten verruilde voor aluminium, gebruikten ze CNC-machines om prototypes van de MacBook-behuizing te maken van een blok aluminium.

CNC-bewerking is een productieproces waarbij gebruik wordt gemaakt van geautomatiseerde besturingen om de beweging van snijgereedschappen te bepalen en materiaal van een werkstuk te verwijderen totdat het gewenste aangepaste onderdeel is gemaakt.

CNC-bewerking biedt een extreem nauwe tolerantie tot ±4 m. Bovendien betekent het brede scala aan materiaalcompatibiliteit dat je met vrijwel elk metaal of plastic kunt werken, op voorwaarde dat je ze in blokken hebt. (Gerelateerde post:moet u CNC gebruiken voor snelle prototypen? De voor- en nadelen)

#2 3D-printen

3D-printen en CNC-bewerking zijn vergelijkbaar omdat ze afhankelijk zijn van 3D CAD-modellen en computerinstructies om automatisch prototype-onderdelen te maken. Maar in tegenstelling tot de subtractieve aard van CNC-bewerking, is 3D-printen een additief fabricageproces - het bouwt prototype-onderdelen vanaf het begin door materialen in lagen aan te brengen.

3D-printtechnologieën omvatten stereolithografie (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) en Selective Laser Sintering (SLS), die allemaal een minimale functiegrootte hebben tussen 0,25 mm en 0,8 mm. Dit formaatbereik is meer dan nauwkeurig genoeg voor de overgrote meerderheid van de vereisten voor prototypen.

#3 urethaan gieten

Urethaangieten, ook wel vacuümgieten genoemd, maakt gebruik van siliconenvormen om plastic prototypeonderdelen onder vacuüm te produceren. Dit gietproces begint meestal met het maken van een masterpatroon met behulp van CNC-machines of 3D-printers. Vloeibaar polyurethaan wordt vervolgens in de mal gegoten om kopieën van het prototype-ontwerp te maken.

#4 Snel spuitgieten

Rapid Injection Moulding (RIM) is technisch gezien slechts een snellere versie van conventioneel spuitgieten. Net als bij urethaangieten profiteert het RIM-proces van snelle CNC-bewerking om matrijsholten te creëren, waardoor u complexe onderdelen en functies kunt produceren.

Hoe kies je de juiste productiemethode?

CNC-bewerking, 3D-printen, urethaangieten en snel spuitgieten bieden allemaal verschillende voordelen. De juiste keuze hangt meestal af van:

• De mechanische eigenschappen die u hoopt te krijgen
• De hoeveelheid prototypeonderdelen die u nodig heeft
• Uw budget
• Doorlooptijd
• Materiaalcompatibiliteit

Kies voor CNC rapid prototyping als u op zoek bent naar een mix van kwaliteit, korte doorlooptijd, betaalbaarheid en een breed scala aan materiaalcompatibiliteit. CNC-bewerking is ook ideaal voor het maken van grote hoeveelheden prototypes met gewenste mechanische eigenschappen. Dit subtractieve productieproces gaat echter gepaard met materiaalverspilling.

3D-printen elimineert de uitdaging van materiaalverspilling bij CNC-bewerkingen en biedt hoogwaardige oppervlakteafwerkingen. Maar het heeft het nadeel van hoge kosten en beperkte materiaalopties. 3D-printtechnologie is alleen compatibel met thermoplasten (zoals ABS, nylon, PLA, ULTEM) en enkele metalen zoals gereedschapsstaal, roestvrij staal, titanium en aluminium. (Gerelateerde post:Productie van prototypen van aluminium:hoe bepaal je de beste methode)

Urethaan gegoten en spuitgegoten onderdelen combineren de structurele integriteit van CNC-gefreesde onderdelen en de uitstekende oppervlakteafwerkingen van 3D-geprinte onderdelen. Ze zijn ook redelijk betaalbaar, vooral als je grote series plastic prototypes wilt maken.

Urethaangieten en snel spuitgieten hebben echter meestal langere doorlooptijden dan 3D-printen en CNC-bewerkingen. Als vuistregel moet u deze methoden gebruiken als u 100 of meer identieke plastic prototypeonderdelen wilt maken.

Tips voor snelle prototypen van metalen onderdelen

De volgende tips helpen je bij het snel maken van metalen prototypes.

• Gebruik CNC rapid prototyping voor metalen onderdelen, tenzij u verzonken functies in uw ontwerp heeft die mogelijk niet toegankelijk zijn voor CNC-machines.
• Gebruik 3D-printers om prototypes te maken met verzonken functies die anders moeilijk te maken zouden zijn met CNC-machines.
• Ontwerp uw holtes zodanig dat de verhouding tussen holtediepte en breedte kleiner is dan 4, omdat dit u zal helpen overmatige trillingen en gereedschapsafbuiging tijdens CNC-bewerking te elimineren.
• Ontwerp uw metalen prototypeonderdelen met een wanddikte van meer dan 0,8 mm, aangezien dunwandige metalen gevoelig zijn voor vervorming tijdens CNC-bewerking.
• Geef het fabricageproces uit aan een eersteklas machinewerkplaats om tijd te besparen en de productiekosten te verlagen.

Tips voor het maken van prototypes van plastic onderdelen

Hoewel 3D-printen, spuitgieten en urethaangieten de meest populaire methoden blijven voor het maken van prototypes van plastic onderdelen, kan CNC-bewerking een beter alternatief zijn voor bepaalde scenario's. CNC-bewerking is bijvoorbeeld ideaal als uw ontwerp kleine details bevat of als u probeert te werken met speciale kunststoffen zoals PVC, PEI en PEEK. (Gerelateerde post:CNC-bewerking van kunststofprototypes:is dit de beste keuze?)

Als u echter 3D-printen wilt gebruiken voor het maken van prototypes van plastic onderdelen, zullen de volgende ontwerptips u helpen de kosten te verlagen en uw prototypeonderdelen met succes te vervaardigen.

• Maak omvangrijke onderdelen hol, vooral voor niet-functionele prototypeonderdelen die u gaat gebruiken voor visuele weergave.
• Verminder de ondersteuningsstructuren in uw ontwerp omdat het meer materiaal gebruikt en de 3D-printtijd verlengt.
• Kies een externe fabrikant met ultramoderne 3D-printtechnologie, hooggekwalificeerde technici en kwaliteitscontrole-experts.

Prototype onderdelenproductie met Gensun Precision Machining

Gensun Precision Machining bestaat al bijna twee decennia en biedt hoogwaardige prototypingdiensten aan vele innovatieve bedrijven. Onze rapid prototyping-services omvatten CNC-bewerking, 3D-printen, snel spuitgieten en urethaangieten.

Afhankelijk van het prototypeontwerp en de hoeveelheden onderdelen die u moet produceren, kunnen we u helpen bepalen welke prototypingmethode u moet gebruiken en de prototypeonderdelen maken die u nodig hebt.

Lees meer over onze rapid prototyping-services.