Как лучше всего сделать прототип из металла?

Как лучше всего сделать прототип из металла?

Металлические прототипы важны для предприятий во многих отраслях, от аэрокосмической до электроники, потому что эффективный металлический прототип может привести к более качественному конечному продукту.

В этой статье обсуждается важность металлических прототипов и рассматриваются ситуации, в которых металлические прототипы предпочтительнее, чем пластиковые.

В нем также обсуждаются различные эффективные методы создания металлических прототипов: обработка с ЧПУ, 3D-печать (аддитивное производство), формовка листового металла, литье и экструзия. 3ERP может объединить несколько процессов и предложить лучшее решение для ваших потребностей в прототипе металла. 

Что такое металлический прототип?

В мире производства прототип — это макет или черновой вариант детали. Прототипы создаются задолго до начала производства, что позволяет конструкторам тестировать и развивать деталь.

В зависимости от производственного процесса, используемого для создания прототипов, прототипы могут быть изготовлены из различных материалов.

Металлические прототипы — это прототипы, изготовленные с использованием технологии производства металла, такой как обработка с ЧПУ, литье или формовка листового металла. Они могут быть изготовлены из алюминия, стали или любого другого материала, выбранного командой инженеров.

Хотя металл часто используется для изготовления предсерийных прототипов — усовершенствованных прототипов, которые точно имитируют конечную часть, — его также можно использовать для прототипов на ранних стадиях.

Металл может быть предпочтительнее по функциональным или эстетическим причинам, или по тем и другим причинам.

Зачем делать прототип из металла, а не из пластика?

В некоторых ситуациях инженеры могут создать пластиковые прототипы деталей, которые в конечном итоге будут изготовлены из металла.

Это может произойти по многим причинам. Во-первых, многие прототипы не имеют функциональной или механической роли, поэтому не имеет значения, обладают ли они определенными характеристиками, такими как прочность, пластичность и проводимость.

И если материальные характеристики прототипа не важны, имеет смысл создать прототип из дешевого и легкодоступного материала. Во многих случаях пластик — самый дешевый вариант.

Но некоторые прототипы действительно имеют специальные функции.

Функциональные прототипы, гибридные прототипы и опытные образцы должны выполнять какую-то роль, которая может требовать определенных характеристик материала. Металл часто является лучшим поставщиком этих характеристик.

И даже нефункциональные прототипы могут извлечь выгоду из металла. Внешне похожие прототипы, которые используются для демонстрации концепции, часто выглядят лучше, когда сделаны из металла, особенно если деталь будет также серийно производиться из металла.

Таким образом, изготовление металлических прототипов может увеличить шансы на ранние инвестиции и коммерческий успех.

Создание металлического прототипа также имеет важные долгосрочные преимущества с точки зрения затрат.

Если деталь будет серийно производиться из металла, то относительно легко превратить металлический прототип в готовое металлическое изделие. С другой стороны, пластиковый прототип, напечатанный на 3D-принтере, не может быть легко преобразован в металлическую производственную деталь.

Преимущества металлических прототипов:

  • Лучшая механическая / функциональная производительность
  • Более точное тестирование
  • Лучшая эстетика
  • Более высокий шанс заинтересовать инвесторов
  • Легче перейти в производство

Как лучше всего сделать прототипы из металла?

Из-за своей геометрии, допусков или количества некоторые металлические прототипы могут подходить только для одного производственного процесса, такого как обработка с ЧПУ или 3D-печать.

Однако большинство деталей можно изготавливать разными способами.

В этом случае нам необходимо выяснить, какой метод является лучшим — с точки зрения достижения наилучшего механического результата, а также минимизации затрат и времени производства. Вот несколько кратких представлений о некоторых распространенных методах изготовления металлических прототипов:

Прототипы для обработки металлов

Обработка с ЧПУ — довольно доступный способ создания металлических прототипов.

Станок с ЧПУ использует компьютерные инструкции для управления металлорежущим инструментом, который точно удаляет части материала из металлического блока.

Обработка — полезный инструмент для создания прототипов, потому что цифровые САПР-проекты можно легко изменять между прототипами, что приводит к эффективному рабочему процессу. Также легко сделать дубликаты или передать дизайн другим лицам.

Этот процесс также совместим с рядом металлов, хотя некоторые марки алюминия могут предложить наилучшее сочетание стоимости и обрабатываемости.

Прототипы, изготовленные на станках с ЧПУ, довольно доступны по цене, поскольку они не требуют инструментов и, следовательно, не имеют минимального количества заказа. Однако есть некоторые потери материала из-за субтрактивного характера процесса.

С точки зрения свободы проектирования, 4-осевые и 5-осевые станки с ЧПУ предлагают исключительную гибкость для создания сложных деталей с детализированными характеристиками.

Плюсы:

Низкая стоимость,   свобода дизайна,  выбор материалов

Минусы:

Некоторая потеря материала

Вот несколько примеров прототипов обработки металлов, выполненных 3ERP. Это просто, чтобы дать вам общее представление о типах деталей, которые подходят для обработки с ЧПУ.

Прототипы обработки металлов

 

Прототипы 3D-печати из металла

3D-печать — еще один довольно доступный способ создания металлических прототипов, хотя машины для аддитивного производства металла намного дороже, чем 3D-принтеры FDM, которые печатают только пластик.

Металлические прототипы, напечатанные на 3D-принтере, могут быть изготовлены с использованием технологий AM, таких как селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металла (DMLS).

Как и обработка с ЧПУ, 3D-печать использует цифровые рисунки в качестве входных данных, что позволяет быстро вносить изменения в дизайн.

Но одно из самых больших преимуществ 3D-печати металлом — геометрическая гибкость. Металлические прототипы, напечатанные на 3D-принтере, могут иметь очень сложные характеристики, включая сложные внутренние секции, поскольку они построены слой за слоем, а не вырезаны из цельного блока.

Металлические прототипы могут иметь менее впечатляющую отделку поверхности, чем другие формы металлических прототипов, хотя хорошая обработка поверхности может смягчить эту проблему.

Некоторые металлы доступны в форме порошка AM, но варианты менее разнообразны, чем те, которые доступны для других процессов.

Плюсы:

Низкая стоимость,  свобода дизайна

Минусы:

Прочность детали,  выбор материала

Из-за поднутрений и внутренних каналов это типичные детали, у вас нет лучшего варианта, чем 3D-печать.

3D металлические быстрые прототипы

Прототипы из листового металла

Изготовление листового металла — это группа процессов, связанных с резкой, деформацией и сборкой листов металла. Он используется для изготовления функциональных элементов, таких как кронштейны, корпуса и промышленные детали.

Для проектов из листового металла может оказаться целесообразным создать функциональный прототип из листового металла, используя те же методы обработки листового металла, которые будут использоваться во время производства.

Процессы формовки листового металла включают лазерную резку, штамповку, гибку, прядение и сварку.

Прототипы из листового металла гарантированно будут прочными и качественными. Однако они могут быть более дорогими, чем альтернативы, если требуется несколько процессов формования.

Для прототипа прямоугольного кронштейна с отверстиями, например, может потребоваться три отдельных станка: лазерный резак, тормоз и штамповочный станок, тогда как аналогичный прототип может быть изготовлен только с помощью станка с ЧПУ или 3D-принтера.

Изготовление листового металла может быть особенно полезным, если требуется несколько копий прототипа.

Плюсы:

Качество продукции,  Спектр производственных процессов

Минусы:

Требуется время,  ограниченная свобода дизайна

Лист MEtal Prototype

Опытные образцы отливки металла

Литье — это процесс заливки жидкого металла в форму для формирования детали.

Литье металла обычно не считается процессом прототипирования, поскольку для этого требуется специальное оборудование, а создание формы — трудоемкий и дорогостоящий процесс. Поэтому создание формы для одного или двух прототипов экономически нецелесообразно.

Но есть особые способы создания металлических прототипов методом литья.

Например, при литье по выплавляемым моделям мы можем использовать 3D-принтер для создания восковой модели, а затем эту модель можно использовать для создания доступной формы для отливки металлических прототипов.

Благодаря литью под давлением мы можем снизить стоимость оснастки различными способами. Один из методов — создать простую форму, а затем добавить мелкие детали после литья с помощью станка с ЧПУ. (Этот метод работает только в небольших количествах; постобработка тысяч деталей займет слишком много времени.)

Прототипы из литого металла относительно дороги, но инструменты можно сохранить для изготовления мостов, что в конечном итоге может сэкономить деньги заказчика.

Плюсы:

Чрезвычайно прочные детали,  качество изготовления

Минусы:

Требуется дорогая оснастка,  требуется специальное оборудование

Металлическое прототипирование, прототип высокоточного литья под давлением

Прототипы для экструзии металла

Экструзия металла — это еще один метод обработки металлов, который обычно не считается процессом прототипирования.

В процессе экструзии материал проталкивается через формованное отверстие в фильере, в результате чего получается удлиненная часть с однородным поперечным сечением.

Большинство экструзионных компаний имеют дело только с крупносерийными производственными заказами, и разовые прототипы не стоят своего времени.

Однако иногда для изготовления металлических прототипов целесообразно использовать экструзию металла, и 3ERP — один из немногих поставщиков таких услуг.

Экструзия выполняется почти исключительно на алюминиевых сплавах и является подходящим процессом для простых деталей, таких как металлические стержни, кронштейны и соединения.

Этот процесс подходит для тестирования и подготовки к производству прототипов, где прототип из штампованного металла точно имитирует конечную деталь. Не рекомендуется для деталей, которые будут производиться с использованием какой-либо другой техники.

Плюсы:

Качество продукции

Минусы:

Ограниченный ассортимент материалов

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Обработка делрина: советы, преимущества и применение

Обработка делрина: советы, преимущества и применение

От автомобилей до бытовой электроники и кухонной посуды Delrin можно встретить повсюду: из высокопрочного термопласта ...