Longsheng

Seit ihren Anfängen ist die Rapid-Prototyping-Technologie aufgrund ihrer Effizienz, Flexibilität und Genauigkeit zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Produktentwicklung, der Designverifizierung und in den Herstellungsprozessen geworden. Der Kern dieser Technologie besteht darin, mithilfe von CAD-Daten (Computer Aided Design) direkt ein dreidimensionales Festkörpermodell durch geschichtete Überlagerung zu erzeugen. Der Schlüssel dazu liegt in den verschiedenen verwendeten Materialien. In diesem Artikel geht es darum, die verschiedenenMaterialien, die inSchnelles Prototyping, analysieren ihre Eigenschaften und ihre Eignung für unterschiedliche Anwendungen.

Was ist Rapid Prototyping?

Schnelles Prototyping, kurz gesagt, bezieht sich auf den Einsatz fortschrittlicher Fertigungstechnologie oder Konstruktionssoftware in den frühen Phasen der Produktentwicklung, um ein vorläufiges Modell zu erstellen oderSchneller Prototypdes Produkts zu geringeren Kosten und in kürzerer Zeit. DieseSchnelle Prototypen können funktional, kosmetisch oder sogar eine Kombination aus beidem sein und werden zum Testen, Validieren von Designkonzepten, Bewerten der Benutzererfahrung, Präsentation vor Investoren oder Marketing verwendet.

Das Prinzip besteht darin, das Produktdesign durch den Zyklus "Build-Test-Learn-Feedback" kontinuierlich zu überarbeiten und zu verbessern. Im Vergleich zum traditionellen Produktentwicklungsprozess Schnelles Prototypingsetzt mehr auf Schnelligkeit und Flexibilität, die es Designern und Ingenieuren ermöglicht, Probleme frühzeitig in der Produktentwicklung zu erkennen und zu lösen und spätere kostspielige und zeitaufwändige Änderungen zu vermeiden.

Welche Materialien werden üblicherweise beim Rapid Prototyping verwendet?

DasRapid Prototyp MaterialienvonPrototyp-Modellesind in die folgenden Kategorien unterteilt:

1. Kunststoffe

Kunststoffe sind ein gängiges Prototyping-Material, da sie in vielen Bereichen eingesetzt werden und viele Vorteile bieten, wie z. B. dass sie langlebig, flexibel und billig sind. Es handelt sich um synthetische Polymere, die in verschiedene Formen und Größen gebracht werden können. Damit eignen sie sich ideal für die Herstellung von Teilen mit komplexen Geometrien.

Kunststoffe könnenPrototypedmit einer Vielzahl von Verfahren, einschließlich Spritzguss, 3D-Druck und CNC-Bearbeitung. FürPrototyping von Modellenkann eine Vielzahl von Kunststoffen verwendet werden. Die gebräuchlichsten Kunststoffarten sind:

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol):ABS ist ein Kunststoff, der aus drei Hauptbestandteilen hergestellt wird: Acrylnitril, Butadien und Styrol. Es ist ein starkes und langlebiges Kunststoffmaterial, das häufig zur Herstellung von Spielzeug, Geräten, Autoteilen usw. verwendet wird. Es ist bekannt für seine Langlebigkeit, Hitze- und Schlagfestigkeit. ABS-Kunststoff ist billig und leicht zu formen und zu verarbeiten, was ihn zu einer beliebten Wahl für den 3D-Druck und Spritzguss macht.

PC (Polycarbonat):PC ist ein thermoplastisches Polymer mit ausgezeichneter Festigkeit, Haltbarkeit und Klarheit. Es wird häufig zur Herstellung von Automobilteilen, elektronischen Komponenten, Sicherheitsausrüstung, Panzerglas und anderen Schutzmaterialien verwendet. Polycarbonat wird auch zur Herstellung von 3D-Druckfilamenten verwendet, da es sich leicht formen und in komplexe Formen formen lässt. Es ist ein äußerst anpassungsfähiges Material, das schlag- und hitzebeständig ist, was es zu einer beliebten Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen macht, einschließlich Automobil und Luft- und Raumfahrt.

PE (Polyethylen):Polyethylen ist eine Kunststoffart, die für ihre Haltbarkeit, Flexibilität, chemische Beständigkeit und Schlagfestigkeit bekannt ist. Es wird häufig bei der Herstellung von Gegenständen wie Verpackungsmaterialien, Behältern und Rohren sowie bei der Herstellung von Spielzeug und anderen Konsumgütern verwendet. Polyethylen ist ein vielseitiges Material, das leicht zu formen und zu verarbeiten ist, was es zum Material der Wahl für den Spritzguss und andere Herstellungsprozesse macht. Es wird auch häufig zur Herstellung von 3D-Druckfilamenten verwendet, da es sich leicht in komplexe Formen formen lässt.

Nylon:ist ein synthetisches Polymer mit hoher Festigkeit, Haltbarkeit und Abriebfestigkeit. Es wird häufig bei der Herstellung von Zahnrädern, Lagern, Automobilteilen, Textilien und anderen industriellen Materialien verwendet. Da es leicht geformt und in komplexe Formen gebracht werden kann, wird PA auch häufig zur Herstellung von 3D-Druckfilamenten verwendet. Es ist ein vielseitiges, langlebiges und flexibles Material, das oft als erschwingliche Alternative zu Seide, Gummi und Latex verwendet wird.

PP (Polypropylen):PP ist ein Polyolefin oder gesättigtes Polymer. PP ist eines der nützlichsten Polymere und bietet eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und eine geringere Dichte als HDPE. PP ist ein leichter und flexibler Kunststoff, der häufig in Verpackungen, Fässern, Schüsseln, Kisten, Spielzeug, medizinischen Teilen, Automobilteilen, Waschmaschinentrommeln, Batteriekästen und Flaschenverschlüssen verwendet wird. PP kann elastomermodifiziert werden, um Stoßstangen herzustellen, und mit Talk gefüllt werden, um es bei hohen Temperaturen härter zu machen.

Polyoxymethylen (POM):ist ein thermoplastischer technischer Werkstoff, der zur Herstellung von Teilen mit erhöhter Steifigkeit, geringer Reibung und hervorragender Dimensionsstabilität verwendet wird. POM ist stark und langlebig mit hoher Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit, Kriechfestigkeit, Verzugsfestigkeit, Zähigkeit und Haltbarkeit. POM wird häufig bei der Herstellung von Automobilteilen, Sportgeräten, Zahnrädern, Lagern, Förderteilen, elektrischen Komponenten, Gleit- und Führungskomponenten usw. verwendet.

PEEK (Polyetheretherketon):PEEK ist ein farbloses organisches thermoplastisches Polymer. Es handelt sich um einen technischen Kunststoff, der in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, die Festigkeit und Zähigkeit erfordern. PEEK ist chemisch beständig und hält Temperaturen bis zu 260 °C stand.

2. Harze

Harzmaterialien werden hauptsächlich für hochpräzise Modelle im Rapid Prototyping verwendet, insbesondere für den SLA-Druck (Stereolithographie). Harzwerkstoffe verfügen über hervorragende Formeigenschaften und Oberflächenqualität, was Produkte mit komplexen Geometrien und feinen Details ermöglicht. Zu den gängigen Harzmaterialien gehören Prototypen von Acryl, elastomeres Polyurethan (EPU), flexibles Polyurethan und farbige 3D-Druckharze wie VeroWhite und VeroClear.

3. Metalle

Aluminium:Aluminium ist ein silbriges Metall mit geringer Dichtewird in einer Vielzahl von kommerziellen Anwendungen eingesetzt. Unlegiertes Aluminium ist größtenteils duktil, mäßig fest und extrem korrosionsbeständig. Die Eigenschaften von Aluminium können durch die entsprechenden Legierungselemente (Kupfer, Magnesium, Mangan, Silizium usw.) und die anschließende Wärme/Verarbeitung erheblich verbessert werden. Aluminium wird aufgrund seiner geringen Dichte und Korrosionsbeständigkeit häufig in Flugzeugen, im Transportwesen, im Bauwesen, in der Lebensmittelindustrie und in der chemischen Verarbeitung verwendet.

Kupfer:Kupferlegierungen gehören zu den nützlichsten Metallen, da sie korrosionsbeständig sind, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und Elektrizität gut leiten. Kupferlegierungen eignen sich gut für viele Branchen in der Elektro-, Bau-, Transport- und Konsumgüterindustrie. Kupfer wird zur Herstellung von Bauteilen, Münzen, Kondensatoren/Wärmetauschern, Rohren, Kühlerkernen, Musikinstrumenten, Schlössern, Befestigungselementen, Scharnieren, Munitionskomponenten und elektrischen Steckverbindern verwendet.

Messing:Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink und hat einige der gleichen Eigenschaften wie Kupfer. Messing ist ein langlebiges, bearbeitbares Metall. Die Legierung ist zudem korrosionsbeständig, elektrisch leitfähig und hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Messing ist ein vielseitiges Metall, das in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird, darunter Sanitär, Elektrik, Kunst und Medizin.

Titan:Titan gilt als das edelste Metall und eignet sich gut für raue Umgebungen, in denen andere Metalle versagen könnten. Titanlegierung ist eine Legierung, die aus Titan und anderen chemischen Elementen besteht. Titanlegierungen sind leicht, haben eine extrem hohe Zugfestigkeit und Zähigkeit, sind korrosionsbeständig und halten extremen Temperaturen stand.

Stahllegierung:Das Hauptlegierungselement von legiertem Stahl ist nicht Kohlenstoff. Es enthält geringe Mengen an Legierungselementen wie Mangan, Silizium, Nickel, Titan, Kupfer, Chrom und Aluminium. Legierter Stahl ist korrosionsbeständiger, schweißbarer, hitzebeständiger und duktiler als Kohlenstoffstahl. Aber Kohlenstoffstahl ist stärker als legierter Stahl. Aufgrund ihrer niedrigen Kosten, ihrer breiten Verfügbarkeit, ihrer einfachen Verarbeitung und ihrer überlegenen mechanischen Eigenschaften werden legierte Stähle häufig in industriellen Anwendungen, Haushaltsgeräten, Besteck, Kochgeschirr und Automobilen verwendet.

Edelstahl:Edelstahl ist eine Stahllegierung, die korrosionsbeständiger ist als Kohlenstoffstahl/legierter Stahl. Die Edelstahlsorten 304, 316, 416 und 17-4 PH werden häufig für die CNC-Bearbeitung verwendet. Edelstahl ist ein starkes Material mit einer natürlichen schützenden Oxidschicht, wodurch es für schwierige Situationen geeignet ist. Die Legierungszusammensetzung, aus der sich die Edelstahlsorten zusammensetzen, unterscheidet sie.

Baustahl:Baustahl ist Kohlenstoffstahl mit einem geringeren Kohlenstoffgehalt. Er wird oft als "Baustahl" bezeichnet. Baustähle haben eine geringere Zugfestigkeit als Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und legierte Stähle, da sie weniger Kohlenstoff und andere Legierungselemente enthalten, die Versetzungen in der Kristallstruktur verhindern. Baustahl ist aufgrund seiner hohen Schweißbarkeit und Verarbeitbarkeit eine gängige Wahl für Konsumgüter.

Werkzeugstahl:Werkzeugstahl ist ein kohlenstofflegierter Stahl. Es wird häufig verwendet, um Handwerkzeuge und Maschinenformen herzustellen, zu modifizieren oder zu reparieren. Werkzeugstahl ist dafür bekannt, hart, verschleißfest und biegefest zu sein. Werkzeugstahl wird oft durch Schneiden, Pressen, Stanzen oder Extrudieren zu anderen Werkstoffen geformt. Denn Stahl kann seine Schneidigkeit auch bei extrem hohen Temperaturen behalten. Werkzeugstahl wird häufig in Schlaganwendungen wie Stanz- oder Extrusionswerkzeugen, Schneidwerkzeugen, Fertigungswerkzeugen und Hämmern verwendet.

Welche Technologien kommen beim Rapid Prototyping hauptsächlich zum Einsatz?

SchnellBedeutung des Prototypingspielt eine wichtige Rollein verschiedenen Bereichen, also was sind dieRapid-Prototyping-Methoden?

Technologie	Abkürzung	Materialien	Vorteil
Stereolithographie	SLA	Thermoplastische Photopolymere	Hohe Präzision und hervorragende Oberflächengüte
Selektives Lasersintern	SLS	Nylon, TPU	Keine Stützstruktur erforderlich, geeignet für eine Vielzahl von Materialien
Fused Deposition Modellierung	FDM	ABS, PC, PC/ABS, PPSU	Vielseitigkeit der Materialien, einfache Handhabung und Zugänglichkeit
Direktes Metall-Lasersintern	DMLS	Edelstahl, Titan, Chrom, Aluminium, Inconel	Hohe Präzision, hohe Festigkeit, geeignet für Funktionsteile und komplexe Designs
Digitale Lichtverarbeitung	DLP	lichtempfindliche Harze	Schnell, produzieren Sie Teile mit hervorragender Auflösung und Oberflächengüte
Herstellung von laminierten Objekten	LOM	Papier, Kunststoffe und Metallfolien.	Niedrige Materialkosten, geeignet für die Produktion großer Teile
Computergestützte numerisch gesteuerte Bearbeitung	CNC	Die meisten Standard- und technischen Thermoplaste und Metalle	Hochpräzise und vielseitige Materialien. Ideal für die Herstellung von Teilen mit engen Toleranzen und komplizierten Details
Multi-Jet-Fusion	MJF	Nylon	Produzieren Sie robuste Teile mit feinen Details und gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften

Wie wählen Sie Materialien für das Rapid Prototyping aus?

Hier sind einige Faktoren, die Sie bei der Auswahl von Materialien für Ihre berücksichtigen solltenRapid-Prototyping-Prozess:

1. Materialeigenschaften: Die verschiedenen Arten von Rapid-Prototyping-Materialien weisen einzigartige Eigenschaften auf, wie z. B. Festigkeit, Flexibilität und Hitzebeständigkeit. In vielen Anwendungen, wie z. B. bei der Herstellung von Formen und anderen Produkten, können diese Eigenschaften erfüllt werden. Wenn Sie beispielsweise Prototypen von mechanischen Teilen erstellen, kann die Wahl eines langlebigen Materials wie ABS eine kluge Entscheidung sein.
2. Kosteneffizienz: Das Budget spielt bei der Auswahl der Materialien eine entscheidende Rolle. In vielen Fällen sind die Materialpreise einer der Schlüsselfaktoren, die über den Erfolg einer Projektinvestition entscheiden. Materialien, die effizient und schnell hergestellt werden, können zwar überlegene Eigenschaften aufweisen, sind aber in der Regel teuer in der Herstellung. Wenn es gelingt, eine geeignete Methode zu finden, um die Produktionskosten dieser Materialien zu senken, wird dies für die Unternehmen enorme Vorteile bringen. Die Gewährleistung eines ausgewogenen Verhältnisses zwischen Kosten und Nutzen ist von entscheidender Bedeutung.
3. Verwendungszweck: Berücksichtigen Sie die Funktionalität des Prototyps. Prototyp ist ein Konzept, das auch als Technologie oder Methode verstanden werden kann, deren Zweck es ist, die Designidee bestimmter Funktionen durch Analyse und Vergleich von Zielen in verschiedenen Phasen zu realisieren. Wird es hauptsächlich für Funktionstests und visuelle Bewertungen verwendet oder eine Kombination aus beidem?PrototypMaterialienFür die Funktionsprüfung können Substanzen erforderlich sein, die in ihren Eigenschaften dem Endprodukt sehr ähnlich sind.
4. Schichtdicke: Die tatsächliche Dicke jeder Schicht während des 3D-Druckprozesses. Generell gilt: Je größer die Schichtdicke, desto besser der Formeffekt. Dieser Parameter hat einen großen Einfluss auf die Qualität und Genauigkeit des Prototyps.
5. Detail vs. Druckzeit: Eine dünnere Schichtdicke trägt dazu bei, feinere Details und glattere Oberflächen zu erzielen, was jedoch oft zu längeren Druckzeiten führt. Bei einigen Druckereien mit komplexer Struktur ist es notwendig, die Änderungen des Detaillierungsgrads während des Druckprozesses zu reduzieren, wenn sie die Anforderungen an eine schnelle Druckausgabe erfüllen möchten. Es ist von entscheidender Bedeutung, ein Gleichgewicht zwischen der Sicherstellung der erforderlichen spezifischen Details und dem Management der Zeitbeschränkungen zu finden.
6. Stützkonstruktionen: Bei komplexen Konstruktionen mit überhängenden Merkmalen oder komplexen Geometrien werden häufig Stützkonstruktionen benötigt. Um eine schnelle Fertigung zu erreichen, wird eine einfache, aber effektive Methode vorgeschlagen, um temporäre Strukturen zu bauen, indem 3D-Modelle direkt in 2D-Grafiken umgewandelt werden. Diese erstellten temporären Strukturen sorgen für Stabilität während des Drucks und vermeiden eine Verformung des 3D-Druck-Filament-Prototyps.
7. Stabilität und Genauigkeit: Stützstrukturen stellen sicher, dass Ihr Prototyp seine strukturelle Integrität während des gesamten Druckprozesses beibehält, insbesondere in Bereichen mit komplexen Geometrien, und verhindern so Probleme wie Durchhängen oder Verziehen.
8. Entfernung nach dem Druck: Es ist wichtig zu beachten, dass die Stützstruktur nach Fertigstellung des Prototyps entfernt werden muss, was zusätzliche Arbeiten erfordern kann.
9. Nachbearbeitungsanforderungen: Die Verbesserung des endgültigen Aussehens und der Funktionalität des Prototyps kann oft durch Nachbearbeitungstechniken erreicht werden, um die Ästhetik und Funktionalität des Prototyps zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen

1.Welches ist das beste Material für Prototypen?

Die besten Materialien für die Herstellungprototypenumfassen hauptsächlich: ABS-Materialien: häufig verwendete Materialien für das Prototyping herkömmlicher Produkte, leicht zu verarbeiten und schön; Epoxidharz, Phenolharz, Polycarbonat (PC), Polyamid (Nylon): geeignet für Anwendungen, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordernPrototyping; Polyoxymethylenharz (POM) oder Polyamid (Nylon): Prototyping-Materialien für verschleißfeste Produkte; Nylon (PA) oder Polypropylen (PP): wird zur Herstellung von Produktprototypen mit hoher Zähigkeit verwendet; PMMA (Acryl), transparentes ABS und transparentes Polycarbonat (PC): Geeignet für das Prototyping, bei dem Transparenz erforderlich ist.

2.Welche kann für Rapid Prototyping verwendet werden?

Rapid-Prototyping-Technikenverlassen sich oft auf bestimmte Materialien und Prozesse. Harz oder ähnliche technische Kunststoffe: geeignet für die SLA-Technologie (Stereolithographie), mit der schnell Prototypen von kleinen und mittelgroßen Werkstücken hergestellt werden können; dünne Bleche (wie Papier, Metallfolien, Kunststofffolien usw.): werden für die LOM-Technologie (Layered Solid Manufacturing) verwendet, umprototypendurch Schneiden und Stapeln Schicht für Schicht; verschiedene Pulvermaterialien: Geeignet für die SLS-Technologie (Selective Laser Sintering), bei der die Pulveroberfläche mittels Laserscanning lokal oder teilweise geschmolzen wird, wodurch eine einstufige Bearbeitung und Umformung Schicht für Schicht abgeschlossen wird. Dreidimensionaler Festkörper.

3.Welche Materialien werden in technischen Prototypen verwendet?

Entwicklung von Prototypen erfordern oft, dass Materialien auf der Grundlage spezifischer Anwendungsumgebungen und funktionaler Anforderungen ausgewählt werden. Gemeinsames EngineeringPrototypingZu den Materialien gehören hauptsächlich Metallwerkstoffe wie Stahl, Aluminium usw., die für technische Prototypen verwendet werden, die eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern; Kunststoffmaterialien: wie ABS, Nylon, Polycarbonat usw., geeignet für Anwendungen, die leichte, verschleißfeste oder transparente Technik erfordernprototypen. Verbundwerkstoff: ein neues Material, das aus zwei oder mehr Materialien mit unterschiedlichenEigenschaftendurch physikalische oder chemische Methoden. Es eignet sich für die Konstruktion von Prototypen, die besondere Eigenschaften erfordern (z. B. hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit usw.).

4.Welche Materialien werden in Prototypenwerkzeugen verwendet?

Prototyping-Werkzeugebeziehen sich im Allgemeinen auf die Geräte und Materialien, die zur Herstellung von Prototypen verwendet werden. (1)Handzeichenwerkzeuge: wie Bleistift, Radiergummi, weißes Papier usw., die zur Herstellung handgezeichneter Prototypen verwendet werden. Diese Materialien sind leicht zu beschaffen und eignen sich für die Vorstufen des Prototypings. (2)Software-Tools: Online-Prototyping- und Kollaborationstools wie Axure und Ink Knife. Wenn Sie diese Werkzeuge verwenden, wird diePrototypen-Materialiensind hauptsächlich digitale Assets (wie Bilder, Symbole, Schaltflächen usw.). Diese Assets können in der Software bearbeitet und zu einem Prototyp kombiniert werden. . (3)3D-Druckmaterialien: Kunststoffe wie PLA und ABS sowie Metallpulver, Keramikpulver usw. werden für die 3D-Drucktechnologie zur Herstellung von Prototypen verwendet. Diese Materialien können entsprechend den Bedürfnissen des Prototyps ausgewählt und angepasst werden.

Zusammenfassung

 Es gibt eine Vielzahl von Materialien, die in derSchnelles Modell, jedes mit seinem eigenen einzigartigenEigenschaftenund Anwendungsbereich. Bei der Auswahl der Materialien müssen Faktoren wie Projektbedarf, Kosten, Verarbeitungseffizienz und Umweltschutz umfassend berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass ein Prototyp hergestellt wird, der den Anforderungen entspricht. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der kontinuierlichen Innovation der Materialien werden in Zukunft leistungsfähigere, kostengünstigere und umweltfreundlichere Materialoptionen im Rapid Prototyping erscheinen.

Verzichtserklärung

Der Inhalt dieser Seite dient nur als Referenz.Longshenggibt keine ausdrückliche oder stillschweigende Zusicherung oder Gewährleistung 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,Blechbearbeitung,3D-Druck,Spritzgießen,Stanzen von Metallund vieles mehr.