Longsheng

In der heutigen, sich schnell verändernden Geschäftswelt ist Zeit Geld und Effizienz ist der Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg. Gerade in den frühen Phasen der Produktentwicklung stehen Designer und Ingenieure vor einer großen Herausforderung: Wie setzt man Ideen schnell und präzise in die Realität um?prototypenFür funktionale Validierung, Benutzertests und Marktfeedback? Die Rapid-Prototyping-Technologie entstand als Antwort auf die Anforderungen der Zeit und bot eine Vielzahl von Lösungen für dieses Problem. In diesem Artikel geht es um die verschiedenenArten vonSchnelles Formen und zeigen, wie sie in verschiedenen Szenarien eine Schlüsselrolle spielen und als effektive Brücke zwischen Kreativität und Realität dienen.

Was ist Rapid Prototyping?

Schnelles Prototyping,Es handelt sich um die Verwendung von 3D-CAD-Computer-Aided Design (CAD), um schnell physische Teile, Modelle oder Baugruppen herzustellen. Die Erstellung von Teilen, Modellen oder Baugruppen erfolgt in der Regel mithilfe der additiven Fertigung, die oft als 3D-Druck bezeichnet wird. Rapid Prototyping ist der Prozess, bei dem etwas geschaffen wird, mit dem ein Produkt schnell bewertet werden kann. Im Engineering ist ein Prototyp eine frühe Version eines Produkts. Rapid Prototyping ermöglicht es Unternehmen, Technologien zu testen und zu analysieren.
Wenn das Design eng mit dem vorgeschlagenen Endprodukt übereinstimmt, wird es als High-Fidelity bezeichnetPrototyp, und umgekehrt weist ein Low-Fidelity-Prototyp einen deutlichen Unterschied zwischen dem Prototyp und dem Endprodukt auf.

Mit anderen Worten,Rapid Prototyping ist eine Testmethode. Sie können die zukünftige Entwicklung des Produkts und seinen Erfolg bei den Kunden analysieren. Daher werden Ihnen die Ergebnisse der Analyse sagen, ob es funktioniert oder nicht. Unternehmen nutzen dieses Verfahren in jeder Phase der Produktentwicklung. Effizienz macht den Prozess billiger und schneller. Dies bietet mehr Flexibilität und Spielraum für Fehler bei der Produktherstellung. Dies ist auf lange Sicht vorteilhafter als andere Methoden.

Wie funktioniert Rapid Prototyping?

1. Design-Erstellung:Verwenden Sie CAD-Software, um ein digitales 3D-Modell eines Objekts zu erstellen. Diese Phase ist entscheidend, um die Grundlagen für den Prototyp zu legen.
2. Datenaufbereitung:Das CAD-Modell wird bearbeitet und in ein Format konvertiert, das für die gewählte Rapid-Prototyping-Technik geeignet ist, in der Regel eine STL-Datei.
3. Maschineneinstellungen:Vorbereiten, Kalibrieren und LadenRapid-Prototyping-Maschinen mit geeigneten Materialien(Kunststoff, Harz oder Metallpulver).
4. Prototyping:Die Maschine baut den Prototyp Schicht für Schicht nach den Vorgaben des CAD-Modells auf.
5. Nachbearbeitung:Nach dem Bauprozess müssen Prototypen oft nachbearbeitet werden, um die gewünschte Oberflächengüte oder die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Dies kann Schleifen, Lackieren oder Zusammenbauen umfassen.

Welche Arten von Rapid Prototyping gibt es?

1. SLA

SLA ist ein industrielles 3D-Druck- oder additives Fertigungsverfahrenbei der ein computergesteuerter Laser verwendet wird, um ein Teil in einem Stapel von UV-härtenden Photopolymeren zu bauen. Laser werden verwendet, um Querschnitte von Bauteilkonstruktionen auf Flüssigharzoberflächen zu verfolgen und auszuhärten. Die ausgehärtete Schicht wird dann direkt unter die Oberfläche des flüssigen Harzes abgesenkt und der Vorgang wiederholt sich. Jede neu ausgehärtete Schicht haftet an der darunter liegenden Schicht. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Teil fertiggestellt ist.

• Verwendetes Material:SLA verwendet hauptsächlich lichtempfindliche Harze als Rohstoffe. Das Material verfestigt sich schnell, wenn es mit einem ultravioletten Laserstrahl bestrahlt wird.
• Geschwindigkeit:Die SLA-Technologie hat eine schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeit, einen kurzen Produktproduktionszyklus und erfordert keine Werkzeuge und Formen.
• Kosten:Trotz der hohen Kosten für den Aufbau, die Nutzung und die Wartung eines SLA-Systems ist es aufgrund seiner Fähigkeit, komplexe Prototypen und Formen zu handhaben, in einigen Anwendungsfällen unersetzlich.
• Industrien:Die SLA-Technologie wird häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Gesundheitswesen eingesetzt, um komplexe und hochpräzise Teile und Prototypen herzustellen.

2. SLS

SLS ist eines von fünf additiven Fertigungsverfahren, die von Protolabs angeboten werden. Beim SLS-Prozess wird das computergesteuerte CO₂Der Laser wird von unten nach oben auf das heiße Bett des Pulvers auf Nylonbasis gezogen, wo er das Pulver sanft zu einem Feststoff sintert (verschmilzt). Nach jeder Schicht verteilt die Trommel eine neue Pulverschicht auf dem Bett und der Vorgang wird wiederholt. SLS verwendet starre Nylon- oder elastomere TPU-Pulver, die echten technischen Thermoplasten ähneln, sodass die Teile eine höhere Zähigkeit und Genauigkeit aufweisen, aber raue Oberflächen aufweisen und es an feinen Details mangelt. SLS bietet ein großes Bauvolumen, mit dem Teile mit hochkomplexen Geometrien hergestellt und langlebige Prototypen erstellt werden können.

• Verwendete Materialien:Die SLS-Technologie verwendet thermisch gebundene Pulver als Rohstoffe, wie z. B. Metalle, Keramiken, Paraffin und Polymerpulver.
• Geschwindigkeit:Die SLS-Technologie zeichnet sich durch kurze Produktionszyklen und keine Unterstützung während des Formprozesses aus und ermöglicht so die schnelle Herstellung komplexer 3D-Volumenteile.
• Kosten:SLS bietet im Vergleich zu SLA einen größeren Bereich der Materialausnutzung, und ungesinterte Pulver können wiederverwendet werden, wodurch Kosten gesenkt werden.
• Industrien:Die SLS-Technologie wird häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Elektronik und dem Bauwesen für die schnelle Herstellung von Prototypen, Formen und Kleinserienteilen eingesetzt.

3. FDM

FDM verwendet ein Extrusionsverfahren, um ein thermoplastisches Harz zu schmelzen und erneut auszuhärten(ABS, Polycarbonat oder ABS/Polycarbonat-Mischung) in Schichten, um einen fertigen Prototyp zu bilden. Da es ein echtes thermoplastisches Harz verwendet, ist es stärker als Binder-Jetting und kann bei Funktionstests nur von begrenztem Nutzen sein.

• Verwendetes Material:Bei der FDM-Technologie werden ungiftige Rohstoffe wie Thermoplaste verwendet. Diese Materialien haben während des Formprozesses keine chemischen Veränderungen, und der Verzug der Teile ist minimal.
• Geschwindigkeit:Die Formgeschwindigkeit der FDM-Technologie ist relativ hoch, und die Systemkalibrierung wird automatisch gesteuert, was die Produktionseffizienz verbessert.
• Kosten:Die FDM-Technologie hat eine hohe Ausnutzung der Rohstoffe und eine lange Lebensdauer des Materials, was die Kosten senkt. Das Entfernen von Stützen kann jedoch relativ komplex sein, und Rohstoffe können teuer sein.
• Industrien:Die FDM-Technologie wird häufig in Branchen wie Konsumgütern, Bildung, Bauwesen und Automobil eingesetzt, um Prototypen, Lehrmodelle und Teile herzustellen.

4. DLP (Englisch)

DLP ist aufgrund seiner Geschwindigkeit und Effizienz eine hervorragende Rapid-Prototyping-Technik. Es verwendet eine digitale Projektorleinwand, um ein einzelnes Bild jeder Schicht über die Plattform zu flashen und das Photopolymer auszuhärten. DLP ist besonders nützlich für Anwendungen, die hohe Geschwindigkeiten erfordern, ohne die Auflösung zu beeinträchtigen.

• Verwendete Materialien:Die DLP-Technologie verwendet in der Regel lichtempfindliche Harze oder ähnliche Materialien, die sich schnell verfestigen, wenn sie einer bestimmten Lichtquelle ausgesetzt werden.
• Geschwindigkeit:Die DLP-Technologie zeichnet sich durch eine hohe Auflösung und eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit aus, wodurch schnell nahtlose digitale Bilder erzeugt werden können, und eignet sich für die Herstellung hochpräziser Prototypen.
• Kosten:Die Kosten der DLP-Technologie hängen von der verwendeten Ausrüstung und den verwendeten Materialien ab, aber ihre Vorteile in Bezug auf High Definition, hohen Kontrast und hohe Staubbeständigkeit machen sie in bestimmten Anwendungen wettbewerbsfähig.
• Industrien:Die DLP-Technologie wird in Projektionssystemen, Display-Technologie und Prototyping eingesetzt, insbesondere dort, wo hohe Auflösung und Kontrast erforderlich sind.

5. LOM

LOM ist eine einzigartige Rapid-Prototyping-Technik, bei der geklebte Papier-, Kunststoff- oder Metalllaminate geschichtet und dann mit einem Laser oder Messer in Form geschnitten werden. LOM eignet sich aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit und der Fähigkeit, große Teile herzustellen, besonders gut für das Rapid Prototyping.

• Verwendete Materialien:Zum Einsatz kommen hauptsächlich Materialien wie Papier, Blech und Polymerbleche.
• Geschwindigkeit: Relativ schnell, da das Modell durch Schneiden und Verleimen Schicht für Schicht aufgebaut wird.
• Kosten:Niedrig, hauptsächlich aufgrund der Verwendung kostengünstiger Materialien und relativ einfacher Prozesse.
• Industrien:Wird verwendet, um visuelle Prototypen und Marketingrequisiten für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, das Gesundheitswesen und mehr zu erstellen.

6. Binder Jetting

Binder Jetting ist ein Rapid-Prototyping-Verfahren, bei dem flüssiger Klebstoff Schicht für Schicht auf ein Pulverbett aufgetragen wird, um ein Objekt zu erzeugen. Die Technologie wird für ihre Vielseitigkeit bei der Materialauswahl und ihre Fähigkeit, vollfarbige Prototypen zu erstellen, geschätzt.

• Verwendete Materialien:Pulverförmige Materialien wie Metalle, Keramik usw.
• Geschwindigkeit:Schnell, da der Fertigungszyklus stark verkürzt werden kann.
• Kosten:Relativ gering, aber abhängig von der Art und Komplexität des verwendeten Pulvers.
• Industrien:Es wird häufig bei der Herstellung von hochpräzisen 3D-Strukturmodellen wie Automobilteilen, medizinischen Geräten und Teilen für die Luft- und Raumfahrt verwendet.

7. DMLS

DMLS ist eine fortschrittliche Rapid-Prototyping-Technik, bei der Metallpulver mit einem Laser Schicht für Schicht gesintert werden, um Metallteile herzustellen. DMLS ist bekannt für seine Präzision und Fähigkeit, komplexe Geometrien herzustellen, die mit herkömmlichen Methoden oft nur schwer herzustellen sind.

• Verwendete Materialien:Metallpulver, wie z.B. Nickel-, Kobalt-, Eisen-Legierungen, etc.
• Geschwindigkeit:Relativ schnell, hängt aber von der Komplexität und Größe des Modells ab.
• Kosten:Höher durch die Verwendung von Metallpulvern und hochentwickelten Lasergeräten.
• Industrien:Es wird hauptsächlich zur Herstellung von hochbelasteten Komponenten, komplexen Komponenten und unregelmäßigen Komponenten verwendet, die mit herkömmlichen Prozessen nicht bearbeitet werden können, wie z. B. Luft- und Raumfahrt, Automobil, Herstellung medizinischer personalisierter Teile usw.

8. EBM

EBM ist eine fortschrittliche Technologie, die einen hochenergetischen Elektronenstrahl verwendet, um Metallpulverpartikel zu schmelzen und zu verschmelzen. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit erfordern.

• Verwendete Materialien:Metallpulver, wie z.B. Titanlegierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen, etc.
• Geschwindigkeit:In der Regel schneller als SLM, da die Pulverschicht dicker ist und der Elektronenstrahl schneller scannt.
• Kosten:Höher, kann aber aufgrund der hohen Materialausnutzung die Gesamtkosten senken.
• Industrien:Es wird bei der Herstellung von monolithischen Leichtbaustrukturen und komplexen Hochleistungsteilen in der Luft- und Raumfahrt und in der Industrie sowie bei der Herstellung von porösen orthopädischen Implantaten im medizinischen Bereich eingesetzt.

9. SLM

SLM ist eine wichtige Technik im Rapid-Prototyping-Prozess und wird vor allem wegen seiner Präzision und Festigkeit häufig eingesetzt. Bei dieser Technologie wird ein Hochleistungslaser verwendet, um Metallpulver Schicht für Schicht vollständig zu schmelzen und zu verschmelzen, um starke Metallteile herzustellen.

• Verwendete Materialien:Metallpulver, wie z.B. Edelstahl, Titanlegierungen, etc.
• Geschwindigkeit:Relativ schnell, je nach Komplexität und Größe des Modells.
• Kosten:Hohe, aber hohe Materialausnutzung, wodurch Abfall reduziert wird.
• Industrien:Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, in medizinischen Geräten, im Automobilbau und in anderen Bereichen verwendet, um hochpräzise und leistungsstarke Metallteile herzustellen.

10. PolyJet-Druck

Der PolyJet-Druck ist eine Rapid-Prototyping-Technik, die für ihre Präzision und Vielseitigkeit bekannt ist. Dabei wird eine Schicht aus aushärtendem flüssigem Photopolymer auf die Bauschale gesprüht, und diese Harze werden sofort durch UV-Licht ausgehärtet. Diese Methode ermöglicht die Erstellung von Teilen mit mehreren Materialeigenschaften und Farben in einem einzigen Druck.

• Verwendete Materialien:Flüssiges Photopolymerharz, das eine breite Palette von Farben und Materialien unterstützt.
• Geschwindigkeit:Schneller Modelldruck in einer Vielzahl von Farben und Materialien kann in kurzer Zeit erreicht werden.
• Kosten:Hängt vom verwendeten Material und der Komplexität des Modells ab.
• Industrien:High-Fidelity-Modelle, Kunstwerke, Architekturmodelle und Prototypen für die Herstellung von Automobilteilen in den Bereichen Produktdesign, Medizin, künstlerisches Schaffen, Architektur und Automobilbau.

11. Spritzguss

Obwohl Spritzguss traditionell nicht als Rapid Prototyping eingestuft wird, hat es sich mit der Entwicklung der Rapid-Prototyping-Technologie weiterentwickelt. Dabei wird geschmolzenes Material in eine Form eingespritzt, um Teile in großen Mengen herzustellen. Rapid Tooling kann Formen schnell erstellen,Das macht das Spritzgießen zu einer praktikablen Methode für das Rapid Prototyping.

• Verwendete Materialien:Kunststoffe wie ABS, Nylon, etc.
• Geschwindigkeit:Relativ schnell, erfordert aber Werkzeugkonstruktion und Fertigungszeit.
• Kosten:Hängt von der Komplexität der Form und der Anzahl der Produktionen ab.
• Industrien:Es ist weit verbreitet in der Massenproduktion in der Automobil-, Elektronik-, Spielzeug- und anderen Industrien.

12. CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktives FertigungsverfahrenDas ist im Bereich des Rapid Prototyping unerlässlich. Dabei wird eine computergesteuerte Werkzeugmaschine verwendet, um Schichten von einem massiven Materialblock zu entfernen, um das gewünschte Teil zu formen.

• Verwendete Materialien:Metall, Kunststoff, Holz und andere Materialien.
• Geschwindigkeit:Das hängt von der Komplexität der Bearbeitung und den Fähigkeiten der Maschine ab.
• Kosten:Höher wegen des Bedarfs an CNC-Maschinen und Präzisionswerkzeugen.
• Industrien:Es wird häufig bei der Herstellung komplexer Teile in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Gesundheitswesen und in anderen Bereichen eingesetzt.

13. Wasserstrahlschneiden

Das Wasserstrahlschneiden ist eine innovative Technologie im Bereich derSchnelles PrototypingDabei wird ein Hochdruckwasserstrahl verwendet, der normalerweise mit Schleifpartikeln gemischt ist, um Materialien zu durchtrennen. Diese Technologie ist bekannt für ihre Präzision und Vielseitigkeit beim Schneiden einer Vielzahl von Materialien.

• Verwendete Materialien:Metalle, Kunststoffe, Glas und andere Materialien.
• Geschwindigkeit:Relativ schnell, aber abhängig von der Art und Dicke des Materials.
• Kosten:Niedriger, erfordert aber Hochdruck-Wasserdurchflussgeräte und Schneidwerkzeuge.
• Industrien:Es wird zum Schneiden komplexer Formmaterialien in den Bereichen Automobilbau, Luft- und Raumfahrt und Kunstproduktion verwendet.

Warum ist Rapid Prototyping wichtig?

Häufig gestellte Fragen

1.Welche vier Arten von Prototypmodellen gibt es?

Zu den vier Haupttypen von Modellen gehören:(1)SLAist ein industrielles 3D-Druckverfahren oder additives Fertigungsverfahren, bei dem Teile aus einem Pool aus UV-härtendem Photopolymerharz mit einem computergesteuerten Laser hergestellt werden. Mit dem Laser wird ein Querschnitt des Bauteildesigns auf der Oberfläche des flüssigen Harzes nachgezeichnet und ausgehärtet. Die erstarrte Schicht wird dann knapp unter die Oberfläche des flüssigen Harzes abgesenkt und der Vorgang wiederholt sich. Jede neu ausgehärtete Schicht haftet an der darunter liegenden Schicht. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Teil fertiggestellt ist.(2)SLSist eines von fünf additiven Verfahren, die bei Protolabs zur Verfügung stehen. Während des SLS-Prozesses wird ein computergesteuertes CO₂Der Laser zeichnet von unten nach oben auf ein heißes Bett aus Pulver auf Nylonbasis, wo er das Pulver leicht zu einem Feststoff sintert (verschmilzt). Nach jeder Schicht legt eine Walze eine frische Schicht Pulver auf das Bett und der Vorgang wiederholt sich. SLS verwendet entweder starre Nylon- oder elastomere TPU-Pulver, die echten technischen Thermoplasten ähneln, so dass die Teile eine höhere Zähigkeit aufweisen und präzise sind, aber eine raue Oberfläche haben und keine feinen Details aufweisen. SLS bietet ein großes Bauvolumen, kann Teile mit hochkomplexen Geometrien herstellen und langlebige Prototypen erstellen.(3)FDMverwendet ein Extrusionsverfahren, bei dem thermoplastisches Harz (ABS, Polycarbonat oder ABS/Polycarbonat-Mischung) in Schichten geschmolzen und wieder verfestigt wird, um einen fertigen Prototyp zu bilden. Da es echte thermoplastische Harze verwendet, ist es stärker als Binder-Jetting und kann für Funktionstests nur von begrenztem Nutzen sein.(4)DLPist aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Effizienz eine hervorragende Rapid-Prototyping-Technologie. Es verwendet eine digitale Projektionsleinwand, um ein einzelnes Bild jeder Schicht über die gesamte Plattform zu flashen und das Photopolymerharz auszuhärten. DLP eignet sich besonders für Anwendungen, die eine hohe Geschwindigkeit ohne Kompromisse bei der Auflösung erfordern.

2.Was sind die Vorteile von Rapid Prototyping?

Die Hauptvorteile des Rapid Prototyping sind: verkürzter Entwicklungszyklus, reduzierte Produktionskosten, hohe Technologieintegration, große Auswahl an Materialien, hoher Grad an Individualisierung, einfache Modifikation und Optimierung usw. Die oben genannten Vorteile können je nach Rapid-Prototyping-Technologie und Anwendungsszenarien variieren. In der Praxis muss die geeignete Rapid-Prototyping-Technologie entsprechend den spezifischen Bedürfnissen und Bedingungen ausgewählt werden.

3.Was ist ein Beispiel für Rapid Prototyping?

Rapid Prototyping hat ein breites Anwendungsspektrum in bestimmten Branchen. Zum Beispiel: Prototypen für medizinische Geräte: Durch die Rapid-Prototyping-Technologie können Hersteller von Medizinprodukten und Instrumenten schnell Prototypen für Funktionstests und ergonomische Optimierungen herstellen. Autoteile: In der Automobilindustrie wird die Rapid-Prototyping-Technologie eingesetzt, um komplex geformte Teile wie Motorteile, Karosserieteile usw. für Leistungstests und -verifizierungen herzustellen.

4.Was sind die besten Materialien für das Rapid Prototyping?

Für verschiedene Arten des Rapid Prototyping ist die Wahl des richtigen Materials entscheidend. ABS: hat gute mechanische Eigenschaften und Thermoplastizität und ist für Extrusionsformtechnologien wie FDM geeignet. Nylon: Es hat eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit und eignet sich für Pulversintertechnologien wie SLS. Metall: wie Titanlegierungen, Edelstahl usw., geeignet für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit erfordern und in der Regel durch Technologien wie SLS oder DED hergestellt werden.

Zusammenfassung

Die Rapid-Prototyping-Technologie bietet Designern und Ingenieuren ein effizientes und kostengünstiges Mittel, um Designideen schnell in physische Prototypen umzusetzen oder Teile direkt herzustellen. Verschiedene Arten von Rapid-Prototyping-Technologien haben ihre eigenen Vor- und Nachteile und eignen sich für unterschiedliche Designphasen und Produkttypen. Designer sollten geeignete Prototyping-Methoden auf der Grundlage spezifischer Anforderungen auswählen, um den Produktentwicklungszyklus zu beschleunigen und die Produktqualität und Benutzerzufriedenheit zu verbessern.

Verzichtserklärung

Der Inhalt dieser Seite dient nur als Referenz. Longsheng gibt keine ausdrücklichen oder stillschweigenden Zusicherungen oder Garantien hinsichtlich der Richtigkeit, Vollständigkeit oder Gültigkeit der Informationen ab. Es sollten keine Leistungsparameter, geometrischen Toleranzen, spezifischen Designmerkmale, Materialqualität und -art oder Verarbeitung darauf abgeleitet werden, was ein Drittanbieter oder Hersteller über das Longsheng-Netzwerk liefern wird. Es liegt in der Verantwortung des Käufers, der ein Angebot für Teile einholt, die spezifischen Anforderungen für diese Teile zu ermitteln.Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.

Das Longsheng-Team

Dieser Artikel wurde von mehreren Longsheng-Mitwirkenden verfasst. Longsheng ist eine führende Ressource im verarbeitenden Gewerbe mitCNC-Bearbeitung,Blechherstellung,3D-Druck,Spritzgießen,Stanzen von Metallund vieles mehr.