Gedrukt of machinaal bewerkt prototype? Hoe het proces uw prototype kan beïnvloeden

Prototyping is een cruciale stap in elk ontwikkelingsproces. Het is belangrijk om uw ontwerp buiten een CAD-omgeving te valideren, aangezien er sommige dingen zijn die niet op een computer kunnen worden gecontroleerd, of gewoon gemakkelijker te evalueren zijn met onderdelen in de hand. Voor de meeste items op menselijke schaal leidt dit tot een beslissing tussen twee belangrijke technologieën; machinale bewerking of 3d printen. Historisch gezien was dit een vrij gemakkelijke beslissing omdat 3D-printmaterialen beperkt waren tot bros, duur en vrij ruw, maar naarmate de technologie en materialen verbeteren, wordt het verleidelijker om 3D-printen te gebruiken in plaats van een machinaal bewerkt onderdeel.

Bij het nemen van een beslissing is het belangrijk om de sterke en zwakke punten van elk proces te evalueren, aangezien deze betrekking hebben op kosten, tijdlijn, geometrie en materiaaleigenschappen. Laten we eens kijken naar 5 gevallen waarin 3D-printen een geweldige optie is en 5 keer is het misschien beter om een ​​bewerkt onderdeel te kiezen.

Gebruik een 3D-afdruk als je een:

1.Uitstekend onderdeel :Een groot voordeel van 3D printen is dat het meestal niets kost om extra details toe te voegen. Een machinewerkplaats vragen om een ​​complexe reeks ribben te produceren zal altijd leiden tot hogere kosten, maar bij 3D-printen zullen die ribben de hoeveelheid gebruikt materiaal verminderen, waardoor de kosten dalen. Functies zoals interne scherpe punten en geëxtrudeerde logo's/tekst kunnen ook worden toegevoegd zonder de extra kosten die een machinaal bewerkt onderdeel met zich mee zou brengen.

2. Visueel model: Om een ​​idee aan investeerders of toekomstige klanten te verkopen, is het handig om onderdelen te hebben die er precies zo uitzien als het eindproduct, zelfs als het niet werkt. 3D-printen kan geweldig zijn om dit te bereiken, omdat het onderdeel precies kan worden gemaakt zoals ontworpen zonder de compromissen die nodig zijn voor een machinaal bewerkt onderdeel. 3D-afdrukken kunnen ook gemakkelijk worden afgewerkt in een verscheidenheid aan kleuren en texturen met behulp van verftechnieken om een ​​definitief bewerkt onderdeel te matchen.

3. Raad en controleer: Het is niet ongebruikelijk om een ​​onderdeel te maken dat past bij een ander stuk dat al bestaat, vaak zonder CAD-gegevens om naar te verwijzen. In deze gevallen kan 3D-printen een geweldig hulpmiddel zijn om te controleren of de montage tussen het ontworpen onderdeel en het bestaande onderdeel overeenkomt zoals bedoeld en iteratie kan zeer snel plaatsvinden om geometrische aanpassingen te controleren.

4. Ergonomische evaluatie: 3D-printen is geweldig voor ergonomische evaluatie, omdat het snel en redelijk goedkoop is om meerdere configuraties en kleine iteraties van een idee te testen totdat het juiste gevoel is bereikt. Voor items zoals de voorgevormde handgreep van een keukengerei, kan de bewerking omvangrijk en kostbaar zijn, aangezien gebogen oppervlakken een groot aantal afwerkingsgangen vereisen, terwijl het printen van een gebogen oppervlak net zoveel tijd kost als een recht oppervlak.

5. Montagemodel: In complexe systemen is het één ding om in een computer te ontwerpen; het is een ander geheel om in de echte wereld te kunnen verzamelen. 3D-printen kan zeer effectief zijn bij het spotten van de volumes van verschillende componenten om ervoor te zorgen dat bevestigingsmiddelen toegankelijk zijn bij het samenstellen van een dicht geheel.

Machine als je nodig hebt:

1. Strakke tolerantie :De belangrijkste reden om te kiezen voor machinale bewerking in plaats van 3D-printen, is om onderdelen nauwkeurig te krijgen met het ontwerp. Zelfs op high-end printers kun je niet veel meer verwachten dan 0,05 mm (.002”) nauwkeurigheid, en dat is vaak niet voldoende om de montage te controleren op nauwkeurige assemblages. De meeste competente machinewerkplaatsen zouden gemakkelijk prototypes moeten kunnen produceren met een tolerantie van +-0,025 mm (0,001") en zelfs nog strakker waar nodig.

2. Materiaaleigenschappen:

Kracht: 3D-printmaterialen hebben een lange weg afgelegd van de broze gips Binder Jet-printers, maar het is nog steeds moeilijk om materiaal te vinden dat past bij een verwerkt materiaal en om onderdelen uit een blok van het oorspronkelijke materiaal te bewerken.

Elastische modulus: Een van de beste gevallen voor prototyping is om het "gevoel" van een product te evalueren, dingen zoals knoppen en sluitingen kunnen bijzonder persoonlijk zijn. Men kan de openingskrachten voor een grendel vrij eenvoudig berekenen, maar zonder onderdelen in de hand is het moeilijk om die kracht direct te correleren met een "gevoel". U kunt het onderdeel echter niet eenvoudig printen, aangezien drukknopen en knoppen afhankelijk zijn van de buigmodulus van het materiaal om de veerkracht te leveren, dus moeten ze worden geprototypeerd uit materialen met dezelfde modulus als het productiemateriaal.

Isotrope eigenschappen: De meeste 3D-geprinte onderdelen hebben vrij duidelijke zijlijnen die het gevolg zijn van de laag voor laag aard van het proces. Hoewel deze vaak grotendeels cosmetisch zijn, is er een verschil in materiaaleigenschappen afhankelijk van de oriëntatie van deze lijnen, dus als u gelijke sterkte in alle richtingen nodig heeft, kunt u het beste een machinaal bewerkt onderdeel gebruiken, omdat het basismateriaal homogeen is.Figuur 5 laterale strepen in de richting van de afdruk zijn natuurlijke uitgangspunten voor een afdrukfout

Procesevaluatie: Als uw prototype afhankelijk is van de eigenschappen van een thermoplastisch materiaal, zoals dat typisch wordt gebruikt bij spuitgieten, zullen sommige 3D-printtechnologieën u teleurstellen. SLA en andere op hars gebaseerde printtechnologieën resulteren in een thermohardend materiaal (wat betekent dat ze niet smelten). .

3. Groot volume: Niet alleen is 3D-printmateriaal duur, maar de machines die grote onderdelen kunnen printen, zijn zelfs nog duurder, wat meestal hogere kosten per volume betekent, aangezien leveranciers hun investering moeten afschrijven. Dus als u grote, eenvoudige onderdelen moet maken, is het vaak goedkoper om ze te bewerken, vooral als u een goedkoop prototypemateriaal kunt gebruiken, zoals 40 lb bewerkbaar schuim.

Er zijn natuurlijk uitzonderingen op al deze gevallen, maar in het huidige landschap van 3D-printtechnologie zoals het van toepassing is op prototyping, zou het in gedachten houden van deze sterke punten en beperkingen moeten leiden tot een prototype dat alle validatie biedt die nodig is om verder te gaan met productie-investeringen. Opgemerkt moet worden dat geen enkel proces het perfecte antwoord is, het mengen van beide processen kan bijvoorbeeld werken om de kosten te optimaliseren; met behulp van een 3D-geprint model voor ergonomie en show, maar met een machinaal bewerkt stuk om het snapgevoel te evalueren. Zorg ervoor dat u uw prototyping-leverancier de use case voor het laatste onderdeel laat weten; de meeste bedrijven hebben beide processen beschikbaar en kunnen u in de juiste richting sturen op basis van uw behoeften.