Conceptmodellen: De essentiële eerste stap van idee naar prototype

Wat is een Conceptmodel?

Het conceptuele model is een waardevol voertuig voor het leveren van ideeën aan gebruikers. Een fysiek conceptprototype gegenereerd door rapid prototyping kan effectieve informatie leveren over productiebaarheid van ontwerp en kan verfijnd worden tot de specifieke vereisten van de klanten, dus conceptueel modelleren helpt om productietijd in de vroege stadia van het ontwerpproces te verminderen. De betrokken producten zijn in staat om deadlines te halen, sneller te ontwikkelen en ze zo snel mogelijk in gebruik te nemen.

Aangezien alle prototypes geproduceerd worden door rapid prototyping technieken, is er geen behoefte aan duur gereedschap om prototypes te ontwerpen. Dit verlaagt de productiekosten aanzienlijk en stelt snelle en gemakkelijke integratie van ontwerpen toe. Het biedt een zeer laag-risico manier om ontwerpfouten te ontdekken en wijzigingen aan te brengen, en om nauwkeurige modellen te leveren die in productiegereedschap gebruikt kunnen worden.

Conceptuele modellen spelen een belangrijke rol doorheen de systeemontwikkellevenscyclus. Figuur 1-1 hieronder geeft de rol van het conceptuele model weer in een typisch systeemontwikkelingsscenario. Duidelijk is dat als het conceptuele model niet volledig ontwikkeld is, de uitvoering van de onderliggende systeemattributen niet correct geïmplementeerd kan worden, wat het probleem in de toekomst laat, en deze fouten treden wel in de industrie op. Het belang van conceptuele modellen is duidelijk wanneer dergelijke systemische fouten gemitigeerd worden door systeemontwikkeling en naleving van bewezen ontwikkeltechnieken.

Hoe een Conceptueel Model te Implementeren?

(1) SLA (Stereolithografie Apparatus)

SLA is gebaseerd op het principe van fotopolymerisatie van vloeibare gevoelige hars. Het vloeibare materiaal kan snel fotopolymeriseren onder de bestraling van ultraviolet licht van een bepaalde golflengte en intensiteit. Het molecuulgewicht neemt scherp toe en het materiaal verandert van vloeibaar naar vast.

Figuur 2-1 toont het werkingsprincipe van de SLA. De vloeibak is gevuld met vloeibare fotopolymerhars. Onder de werking van de afbuigspiegel, kan de laserstraal scannen op het vloeibare oppervlak. De scanningsbaan en de aanwezigheid of afwezigheid van licht worden door de computer bestuurd. Waar het lichtpunt bereikt, wordt het vloeibare vast. Aan het begin van de vormingstijd is het werkplatform op een bepaalde diepte onder het vloeipeil, en de gefocuste punt wordt punt voor punt gescand op het vloeibare oppervlak volgens de instructie van de computer, wat punt voor punt wordt vast. Wanneer een laag scannen voltooid is, is het onbestraalde gebied nog steeds een vloeibare hars. Dan drijft het hefplatform het platform naar beneden tot een hoogte, en de gevormde laag wordt bedekt met een laag hars. De schraper schraapt het vloeibare oppervlak van de hars met hogere viscositeit, en dan scant de volgende laag, en de nieuw gevormde laag is stevig. De grond is gegluurd aan de vorige laag, zo herhalend tot het hele deel geproduceerd is, en een driedimensionaal vast model wordt verkregen.

2-1                                                                       2-2

(2) SLS (Selective Laser Sintering)

SLS werd in 1989 ontwikkeld door C.R. Dechard van de Universiteit van Texas te Austin. Het SLS-proces wordt gevormd uit een poedermateriaal. Het materialenpoeder wordt plat verspreid op het bovenste oppervlak van het gevormde deel. De hoogsterkte CO₂ laser wordt gebruikt om het doorsnede van het deel op de net gelegde laag te scannen, en het materialenpoeder wordt samen gesinterd onder hoge-intensiteit laserbestraling om te verkrijgen. De doorsnede van het nieuwe nul gesinterde deel is verbonden met het gevormde deel eronder. Na een doorsnede van de doorsnede is gesinterd, wordt een nieuwe laag poedermateriaal aangebracht, en de lagere doorsnede wordt selectief gesinterd, zoals getoond in Figuur 2-2. Na voltooiing van het sinteren, wordt het overtollige poeder verwijderd, en vervolgens gepolijst, gedroogd, etc.

SLS-proces wordt gekenmerkt door een breed scala aan materialen, niet alleen voor de fabricage van kunststofonderdelen, maar ook voor de fabricage van keramiek, was en andere materialen, in het bijzonder voor de productie van metalen onderdelen. SLS-proces vereist geen ondersteuning omdat niet-gesinterd poeder als ondersteuning fungeert.

(3) CNC-bewerking

CNC staat voor computer numerieke controle en bestaat al sinds begin jaren '70. Voor dit heette het NC voor numerieke controle. Hoewel de meeste mensen nooit van dit woord gehoord hebben, als u in de productieindustrie zit, is het waarschijnlijk dat u lang te maken heeft met CNC.

Zoals u misschien hebt geraden, kunnen alle operaties die de operator moet uitvoeren op een conventionele machine, geprogrammeerd worden met een CNC-machine. Eenmaal de CNC-code ingesteld en draaiend, is een CNC-machine vrij eenvoudig om te laten draaien. In feite kunnen veel CNC-machines onbeheerd draaien gedurende de hele bewerkingscyclus, wat de operator in staat stelt om andere taken uit te voeren. Dit biedt CNC-gebruikers verschillende bijbehorende voordelen, waaronder verminderde operatorvermoeidheid, verminderde fouten door menselijke fouten, en consistente en voorspelbare bewerkingstijden voor elk werkstuk.

Omdat de machine onder programma-uitvoering zal draaien, is het vereiste vaardigheidsniveau van CNC-operators (gerelateerd aan basis bewerkingspraktijken) verminderd vergeleken met mechanic die traditionele machinegereedschappen gebruiken om werkstukken te produceren. Tegelijkertijd zijn CNC-machines flexibel. Aangezien deze machines vanuit een programma draaien, is het draaien van verschillende artefacten bijna zo eenvoudig als een ander programma laden. Eenmaal het programma geverifieerd en uitgevoerd door een productiedraai, kan het gemakkelijk de volgende run oproepen. Dit brengt grote voordelen voor snelle conversies.

CNC-technologie is superieur aan SLA en SLS in termen van nauwkeurigheid. Vandaag de dag hebben CNC-machines bijna ongelooflijke nauwkeurigheids- en herhaalbaarheidsspecificaties. Dit betekent dat eenmaal het programma gevalideerd is, twee, tien of duizend identieke artefacten gemakkelijk en nauwkeurig gegenereerd kunnen worden.

Doel van Conceptmodellen

Gebruik het conceptuele model als de eerste stap in het proces van het creëren van een fysiek product. Ze zijn vroege ontwerpstadium onderzoekmodellen die gebruikt kunnen worden om assemblage te voltooien, ontwerp te verbeteren, monsterdisplay en functies te implementeren. WayKen ingenieurs bouwen conceptmodellen met een reeks materialen, technieken en afwerkingen om realistische afwerkingen te produceren om met vertrouwen te zien hoe het eindproduct eruit zal zien. Kleuren en texturen kunnen versterkt worden met anodiseren, verchromen, straalbehandeling en nog veel meer. Sommige productconceptmodellen gebruiken CNC-bewerking, rapid prototyping en andere processen om functionele assemblage-eisen te bereiken. Onze ingenieurs zijn goed in het samenwerken met u om uw vroege CAD-bestanden om te zetten in conceptuele modellen die elegant uw ontwerpintentie aan uw publiek overbrengen.