Longsheng

В сегодняшней быстро меняющейся бизнес-среде время — деньги, а эффективность — разница между успехом и неудачей. Особенно на ранних этапах разработки продукта дизайнеры и инженеры сталкиваются с огромной проблемой: как быстро и точно превратить идеи в физическиеПрототипыдля функциональной валидации, тестирования пользователей и обратной связи с рынком? Технология быстрого прототипирования появилась в ответ на требования времени и предоставила множество решений этой проблемы. В этой статье мы подробно рассмотрим различныеВидыбыстрое формование и показать, как они играют ключевую роль в различных сценариях и служат эффективным мостом между творчеством и реальностью.

Что такое быстрое прототипирование?

Быстрое прототипирование,Это использование 3D системы автоматизированного проектирования (САПР) для быстрого изготовления физических деталей, моделей или сборок. Создание деталей, моделей или сборок обычно выполняется с помощью аддитивного производства, часто называемого 3D-печатью. Быстрое прототипирование — это процесс создания чего-то, что может быть использовано для быстрой оценки продукта. В инженерии прототип — это ранняя версия продукта. Быстрое прототипирование позволяет компаниям тестировать и анализировать технологии.
Когда дизайн близко соответствует предложенному конечному продукту, он называется высокоточнымпрототип, и наоборот, прототип с низкой точностью имеет явную разницу между прототипом и конечным продуктом.

Другими словами,Быстрое прототипирование – это метод тестирования. Вы можете проанализировать будущее развитие продукта и его успех у клиентов. Поэтому результаты анализа подскажут, работает он или нет. Компании используют этот процесс на каждом этапе разработки продукта. Эффективность делает процесс дешевле и быстрее. Это обеспечивает большую гибкость и возможность погрешности при производстве продукции. В долгосрочной перспективе это более выгодно, чем другие методы.

Как работает быстрое прототипирование?

1. Создание дизайна:Используйте программное обеспечение САПР для создания цифровой 3D-модели объекта. Этот этап имеет решающее значение для создания основы для прототипа.
2. Подготовка данных:Модель САПР обрабатывается и преобразуется в формат, подходящий для выбранной техники быстрого прототипирования, обычно это файл STL.
3. Настройки машины:Подготовка, калибровка и загрузкаМашины для быстрого прототипирования с соответствующими материалами(пластиковый, смоляной или металлический порошок).
4. Прототипирования:Машина строит прототип слой за слоем в соответствии со спецификациями модели CAD.
5. Постобработка:После процесса сборки прототипы часто требуют постобработки для достижения желаемой чистоты поверхности или механических свойств. Это может включать шлифовку, покраску или сборку.

Какие бывают виды быстрого прототипирования?

1. SLA

SLA — это промышленный процесс 3D-печати или аддитивного производствакоторый использует управляемый компьютером лазер для создания детали в стеке фотополимеров, отверждаемых ультрафиолетовым излучением. Лазеры используются для трассировки и отверждения поперечных сечений конструкций деталей на поверхностях из жидкой смолы. Затем отвержденный слой опускается непосредственно под поверхность жидкой смолы, и процесс повторяется. Каждый вновь отвержденный слой прилипает к слою под ним. Этот процесс продолжается до тех пор, пока деталь не будет готова.

• Используемый материал:В качестве сырья SLA в основном используются светочувствительные смолы. Материал быстро затвердевает при облучении ультрафиолетовым лазерным лучом.
• Скорость:Технология SLA отличается высокой скоростью обработки, коротким циклом производства продукции, не требует инструментов и пресс-форм.
• Стоить:Несмотря на высокую стоимость создания, использования и обслуживания системы SLA, ее способность работать со сложными прототипами и пресс-формами делает ее незаменимой в некоторых случаях использования.
• Отраслей:Технология SLA широко используется в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская промышленность, для производства сложных и высокоточных деталей и прототипов.

2. SLS

SLS — один из пяти процессов аддитивного производства, предлагаемых Protolabs. В процессе SLS управляемый компьютером CO₂Лазер снизу вверх выводится на горячий слой порошка на основе нейлона, где он мягко спекает (сплавляет) порошок в твердое вещество. После каждого слоя барабан разбрасывает новый слой порошка на ложе и процесс повторяется. SLS использует жесткие нейлоновые или эластомерные порошки ТПУ, которые напоминают настоящие инженерные термопласты, поэтому детали демонстрируют большую прочность и точность, но имеют шероховатые поверхности и не имеют мелких деталей. SLS предлагает большой объем сборки, который позволяет изготавливать детали с очень сложной геометрией и создавать долговечные прототипы.

• Используемые материалы:В технологии SLS в качестве сырья используются термически связанные порошки, такие как металлы, керамика, парафин и полимерные порошки.
• Скорость:Технология SLS характеризуется короткими производственными циклами и отсутствием поддержки в процессе формования, что позволяет быстро изготавливать сложные 3D-детали.
• Стоить:SLS имеет более широкий диапазон использования материалов по сравнению с SLA, а неспеченные порошки можно использовать повторно, что снижает затраты.
• Отраслей:Технология SLS широко используется в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, электронная и строительная, для быстрого изготовления прототипов, пресс-форм и мелкосерийных деталей.

3. FDM

FDM использует метод экструзии для расплавления и повторного отверждения термопластичной смолы(АБС, поликарбонат или смесь АБС/поликарбоната) слоями для формирования готового прототипа. Поскольку в нем используется настоящая термопластичная смола, он прочнее, чем струйная обработка связующим, и может иметь ограниченное применение в функциональных испытаниях.

• Используемый материал:В технологии FDM используется нетоксичное сырье, такое как термопласты. Эти материалы не претерпевают химических изменений в процессе формования, а коробление деталей минимально.
• Скорость:Скорость формования по технологии FDM относительно высока, а калибровка системы контролируется автоматически, что повышает эффективность производства.
• Стоить:Технология FDM отличается высоким коэффициентом использования сырья и длительным сроком службы материала, что снижает затраты. Тем не менее, демонтаж опор может быть относительно сложным, а сырье может быть дорогим.
• Отраслей:Технология FDM широко используется в таких отраслях, как потребительские товары, образование, строительство и автомобилестроение, для производства прототипов, учебных моделей и деталей.

4. DLP

DLP — отличный метод быстрого прототипирования благодаря своей скорости и эффективности. Он использует экран цифрового проектора для отображения одного изображения каждого слоя по всей платформе, отверждая фотополимер. DLP особенно полезен для приложений, которым требуется высокая скорость без ущерба для разрешения.

• Используемые материалы:В технологии DLP обычно используются светочувствительные смолы или аналогичные материалы, которые быстро затвердевают при воздействии определенного источника света.
• Скорость:Технология DLP характеризуется высоким разрешением и высокой скоростью отклика, что позволяет быстро генерировать бесшовные цифровые изображения, и подходит для изготовления высокоточных прототипов.
• Стоить:Стоимость технологии DLP зависит от используемого оборудования и материалов, но ее преимущества в высокой четкости, высокой контрастности и высокой пылестойкости делают ее конкурентоспособной в определенных приложениях.
• Отраслей:Технология DLP используется в проекционных системах, технологиях отображения и прототипировании, особенно там, где требуется высокая четкость и контрастность.

5. ЛОМ

LOM — это уникальная техника быстрого прототипирования, которая включает в себя наслоение склеенной бумаги, пластика или металлических ламинатов, а затем их резку по форме с помощью лазера или ножа. LOM особенно хорошо подходит для быстрого прототипирования из-за своей экономичности и способности производить крупные детали.

• Используемые материалы:В основном используются такие материалы, как бумага, листовой металл и полимерные листы.
• скорость: Относительно быстро, так как модель строится путем резки и склеивания слой за слоем.
• Стоить:Низкий, в основном за счет использования недорогих материалов и относительно простых процессов.
• Отраслей:Используется для создания визуальных прототипов и маркетинговых реквизитов для аэрокосмической, автомобильной, медицинской и других отраслей.

6. Струйная обработка связующим

Струйная печать связующим — это быстрый процесс создания прототипов, который включает в себя нанесение жидкого клея слой за слоем на слой порошка для создания объекта. Технология ценится за универсальность в выборе материалов и возможность создания полноцветных прототипов.

• Используемые материалы:Порошковые материалы, такие как металлы, керамика и т.д.
• Скорость:Быстро, так как производственный цикл может быть значительно сокращен.
• Стоить:Относительно невысокий, но в зависимости от вида и сложности используемого порошка.
• Отраслей:Он широко используется при изготовлении высокоточных 3D-моделей конструкций, таких как автомобильные детали, медицинские устройства и аэрокосмические детали.

7. DMLS

DMLS — это передовая технология быстрого прототипирования, в которой используется лазер для спекания металлических порошков слой за слоем для создания металлических деталей. DMLS известен своей точностью и способностью создавать сложные геометрические формы, которые часто трудно изготовить традиционными методами.

• Используемые материалы:Металлические порошки, такие как сплавы на основе никеля, кобальта, железа и т.д.
• Скорость:Относительно быстро, но зависит от сложности и размера модели.
• Стоить:Выше за счет использования металлических порошков и сложного лазерного оборудования.
• Отраслей:В основном он используется для производства компонентов с высокой нагрузкой, сложных компонентов и нестандартных компонентов, которые не могут быть обработаны традиционными процессами, такими как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская индивидуальная промышленность и т. Д.

8. ЭБМ

EBM — это передовая технология, которая использует высокоэнергетический электронный пучок для плавления и сплавления частиц металлического порошка. Этот метод особенно подходит для применений, требующих высокой прочности и термостойкости.

• Используемые материалы:Металлические порошки, такие как титановые сплавы, кобальт-хромовые сплавы и т.д.
• Скорость:Обычно быстрее, чем SLM, потому что слой порошка толще и электронный луч сканирует быстрее.
• Стоить:Выше, но может снизить общую стоимость из-за высокой загрузки материала.
• Отраслей:Он используется при изготовлении легких монолитных конструкций и высокопроизводительных сложных деталей в аэрокосмическом и промышленном секторах, а также при изготовлении пористых ортопедических имплантатов в медицинской сфере.

9. УУЗР

SLM является важным методом в процессе быстрого прототипирования и широко используется в основном из-за своей точности и прочности. Эта технология использует мощный лазер для полного расплавления и сплавления металлического порошка, слой за слоем, для создания прочных металлических деталей.

• Используемые материалы:Металлические порошки, такие как нержавеющая сталь, титановые сплавы и т.д.
• Скорость:Относительно быстро, в зависимости от сложности и размера модели.
• Стоить:Высокое, но высокое использование материала, сокращение отходов.
• Отраслей:Он широко используется в аэрокосмической, медицинской технике, автомобилестроении и других областях для производства высокоточных и высокоэффективных металлических деталей.

10. Печать PolyJet

Печать PolyJet — это технология быстрого прототипирования, известная своей точностью и универсальностью. Он работает путем распыления слоя отверждаемого жидкого фотополимера на поддон для сборки, и эти смолы немедленно отверждаются под действием ультрафиолетового света. Этот метод позволяет создавать детали с различными свойствами материала и цветов за одну печать.

• Используемые материалы:Жидкая фотополимерная смола, которая поддерживает широкий спектр цветов и материалов.
• Скорость:Быстрая печать моделей в широкой цветовой гамме и материалах может быть достигнута за короткое время.
• Стоить:Зависит от используемого материала и сложности модели.
• Отраслей:Высококачественные модели, произведения искусства, архитектурные модели и прототипы для производства автомобильных деталей в области дизайна продукции, медицины, художественного творчества, архитектуры и автомобилестроения.

11. Литье под давлением

Хотя литье под давлением традиционно не классифицируется как быстрое прототипирование, оно эволюционировало с развитием технологии быстрого прототипирования. Он включает в себя впрыскивание расплавленного материала в форму для производства деталей в больших количествах. Быстрая оснастка позволяет быстро создавать пресс-формы,Что делает литье под давлением жизнеспособным методом для быстрого прототипирования.

• Используемые материалы:Пластиковые материалы, такие как АБС, нейлон и т.д.
• Скорость:Относительно быстро, но требует времени на проектирование пресс-формы и ее изготовление.
• Стоить:Зависит от сложности пресс-формы и количества производств.
• Отраслей:Он широко используется в массовом производстве в автомобилестроении, электронике, производстве игрушек и других отраслях промышленности.

12. Обработка с ЧПУ

Обработка с ЧПУ является субтрактивным производственным процессомЭто очень важно в области быстрого прототипирования. Он включает в себя использование станка с компьютерным управлением для удаления слоев из цельного блока материала для придания формы желаемой детали.

• Используемые материалы:металл, пластик, дерево и другие материалы.
• Скорость:Это зависит от сложности обработки и возможностей станка.
• Стоить:Выше из-за потребности в станках с ЧПУ и прецизионных инструментах.
• Отраслей:Он широко используется в производстве сложных деталей в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и других областях.

13. Гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка является инновационной технологией в областиБыстрое прототипированиеВ нем используется струя воды под высоким давлением, обычно смешанная с абразивными частицами, для разрезания материалов. Эта технология известна своей точностью и универсальностью при резке широкого спектра материалов.

• Используемые материалы:металлы, пластмассы, стекло и другие материалы.
• Скорость:Относительно быстро, но в зависимости от типа и толщины материала.
• Стоить:Ниже, но требует высокого давления расхода воды в оборудовании и режущем инструменте.
• Отраслей:Он используется для резки материалов сложной формы в области автомобилестроения, аэрокосмической промышленности и создания искусства.

Почему важно быстрое прототипирование?

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие существуют четыре типа прототипов моделей?

Четыре основных типа моделей включают в себя:(1)SLA— это промышленный процесс 3D-печати, или аддитивного производства, при котором детали создаются в бассейне из фотополимерной смолы, отверждаемой ультрафиолетовым излучением, с помощью лазера, управляемого компьютером. Лазер используется для обводки и отверждения поперечного сечения конструкции детали на поверхности жидкой смолы. Затем затвердевший слой опускают чуть ниже поверхности жидкой смолы, и процесс повторяют. Каждый вновь отвержденный слой прилипает к слою под ним. Этот процесс продолжается до тех пор, пока деталь не будет завершена.(2)SLSявляется одним из пяти аддитивных процессов, доступных в Protolabs. В процессе SLS управляемый компьютером CO₂Лазер втягивает в горячий слой порошка на основе нейлона снизу вверх, где он слегка спекает (сплавляет) порошок в твердое вещество. После каждого слоя валик укладывает свежий слой порошка поверх слоя, и процесс повторяется. SLS использует либо жесткие нейлоновые, либо эластомерные порошки ТПУ, похожие на настоящие инженерные термопласты, поэтому детали демонстрируют большую прочность и точность, но имеют шероховатую поверхность и не имеют мелких деталей. SLS предлагает большой объем сборки, может производить детали с очень сложной геометрией и создавать долговечные прототипы.(3)ФДМиспользует метод экструзии, при котором термопластичная смола (АБС, поликарбонат или смесь АБС/поликарбоната) плавится и повторно затвердевает слоями для формирования готового прототипа. Поскольку в нем используются настоящие термопластичные смолы, он прочнее, чем струйная обработка связующим, и может иметь ограниченное применение для функциональных испытаний.(4)DLPявляется отличной технологией быстрого прототипирования благодаря своей скорости и эффективности. Он использует экран цифрового проектора для мигания одного изображения каждого слоя по всей платформе, отверждая фотополимерную смолу. DLP особенно подходит для приложений, требующих высокой скорости без ущерба для разрешения.

2. В чем преимущества быстрого прототипирования?

Основными преимуществами быстрого прототипирования являются: сокращение цикла разработки, снижение производственных затрат, высокая интеграция технологий, широкий выбор материалов, высокая степень индивидуализации, легкая модификация и оптимизация и т.д. Вышеперечисленные преимущества могут варьироваться в зависимости от конкретной технологии быстрого прототипирования и сценариев применения. В практическом применении подходящая технология быстрого прототипирования должна быть выбрана в соответствии с конкретными потребностями и условиями.

3.Что такое пример быстрого прототипирования?

Быстрое прототипирование имеет широкий спектр применения в конкретных отраслях промышленности. Например: прототипы медицинских устройств: благодаря технологии быстрого прототипирования производители медицинских устройств и инструментов могут быстро изготавливать прототипы для функционального тестирования и эргономической оптимизации. Автозапчасти: В автомобильной промышленности технология быстрого прототипирования используется для производства деталей сложной формы, таких как детали двигателя, кузовные детали и т. д., для тестирования и проверки производительности.

4. Какие материалы лучше всего подходят для быстрого прототипирования?

Для различных типов быстрого прототипирования выбор подходящего материала имеет решающее значение. АБС: обладает хорошими механическими свойствами и термопластичностью, подходит для технологий экструзионного формования, таких как FDM. Нейлон: обладает высокой прочностью и износостойкостью и подходит для технологий спекания порошка, таких как SLS. Металл: например, титановый сплав, нержавеющая сталь и т. Д., Подходит для применений, требующих высокой прочности и высокой термостойкости, обычно производится с помощью таких технологий, как SLS или DED.

Сводка

Технология быстрого прототипирования предоставляет дизайнерам и инженерам эффективные и недорогие средства для быстрого преобразования проектных идей в физические прототипы или непосредственного производства деталей. Различные типы технологий быстрого прототипирования имеют свои преимущества и недостатки и подходят для разных стадий проектирования и типов продукции. Дизайнеры должны выбирать подходящие методы прототипирования, исходя из конкретных потребностей, чтобы ускорить цикл разработки продукта и повысить качество продукта и удовлетворенность пользователей.

Отказ

Содержание этой страницы носит справочный характер. Longsheng не делает никаких явных или подразумеваемых заявлений или гарантий в отношении точности, полноты или достоверности информации. Никакие эксплуатационные параметры, геометрические допуски, специфические конструктивные особенности, качество и тип материала или качество изготовления не должны подразумевать то, что сторонний поставщик или производитель будет поставлять через сеть Longsheng. Покупатель, ищущий коммерческое предложение на запчасти, несет ответственность за определение конкретных требований к этим деталям.Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Команда Луншэн

Эта статья была написана несколькими авторами Longsheng. Longsheng является ведущим ресурсом в производственном секторе, сОбработка с ЧПУ,листовое металлопроизводство,3D-печать,литье под давлением,Штамповкии многое другое.