Longsheng

С момента своего появления технология быстрого прототипирования стала незаменимым инструментом в разработке продукции, проверке конструкции и производственных процессах благодаря своей эффективности, гибкости и точности. Суть этой технологии заключается в использовании данных системы автоматизированного проектирования (САПР) для непосредственного создания трехмерной твердотельной модели с помощью слоистой суперпозиции. Ключ к достижению этого процесса лежит в различных используемых материалах. Цель этой статьи — изучить различныеМатериалы, использованные вБыстрое прототипирование, анализировать их свойства и пригодность для различных областей применения.

Что такое быстрое прототипирование?

Быстрое прототипирование, вкратце, относится к использованию передовых производственных технологий или программного обеспечения для проектирования на ранних стадиях разработки продукта для производства предварительной модели илиБыстрый прототиппродукта по более низкой стоимости и в более короткие сроки. ЭтиБыстрые прототипы Могут быть функциональными, косметическими или даже комбинацией того и другого и использоваться для тестирования, проверки концепций дизайна, оценки пользовательского опыта, презентации инвесторам или маркетинга.

Принцип заключается в том, чтобы постоянно пересматривать и улучшать дизайн продукта с помощью цикла «сборка-тестирование-обучение-обратная связь». По сравнению с традиционным процессом разработки продукта, Быстрое прототипированиеБольше внимания уделяется скорости и гибкости, что позволяет дизайнерам и инженерам обнаруживать и решать проблемы на ранних этапах разработки продукта и избегать дорогостоящих и трудоемких модификаций в дальнейшем.

Какие материалы обычно используются при быстром прототипировании?

ТемМатериалы для быстрых прототиповизПрототипы моделейОбъединены в следующие категории:

1. Пластмассы

Пластмассы являются распространенным материалом для прототипирования, поскольку они используются во многих областях и имеют множество преимуществ, таких как прочность, гибкость и дешевизна. Это синтетические полимеры, которым можно отливать различные формы и размеры. Это делает их идеальными для изготовления деталей со сложной геометрией.

Пластмассы могут бытьпрототипИспользование различных процессов, включая литье под давлением, 3D-печать и обработку на станках с ЧПУ. ДляПрототипирование модели, могут использоваться различные виды пластика. Наиболее распространенными видами пластика являются:

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол):АБС — это пластик, изготовленный из трех основных ингредиентов: акрилонитрила, бутадиена и стирола. Это прочный и долговечный пластиковый материал, обычно используемый для изготовления игрушек, бытовой техники, автомобильных запчастей и т. Д. Он известен своей прочностью, термостойкостью и ударопрочностью. АБС-пластик дешев и прост в формовании и обработке, что делает его популярным выбором для 3D-печати и литья под давлением.

ПК (поликарбонат):ПК представляет собой термопластичный полимер с отличной прочностью, долговечностью и прозрачностью. Его часто используют для изготовления автомобильных деталей, электронных компонентов, средств безопасности, пуленепробиваемых стекол и других защитных материалов. Поликарбонат также используется для изготовления нитей для 3D-печати, потому что его легко формовать и придавать сложные формы. Это легко адаптируемый материал, устойчивый к ударам и температуре, что делает его популярным выбором для различных применений, включая автомобилестроение и аэрокосмическую промышленность.

ПЭ (полиэтилен):Полиэтилен — это тип пластика, известный своей прочностью, гибкостью, химической стойкостью и ударопрочностью. Он широко используется в производстве таких предметов, как упаковочные материалы, контейнеры и трубы, а также в производстве игрушек и других потребительских товаров. Полиэтилен — это универсальный материал, который легко поддается формовке и обработке, что делает его предпочтительным материалом для литья под давлением и других производственных процессов. Он также широко используется для изготовления нитей для 3D-печати благодаря своей способности легко формоваться в сложные формы.

Нейлон:Это синтетический полимер с высокой прочностью, долговечностью и стойкостью к истиранию. Он широко используется в производстве зубчатых колес, подшипников, автомобильных деталей, текстиля и других промышленных материалов. Поскольку его можно легко формовать и придавать ему сложные формы, PA также широко используется для изготовления нитей для 3D-печати. Это универсальный, прочный и гибкий материал, часто используемый в качестве доступной альтернативы шелку, резине и латексу.

ПП (полипропилен):ПП представляет собой полиолефин или насыщенный полимер. ПП является одним из самых полезных полимеров, обладающим отличной химической стойкостью, усталостной стойкостью, высокой термостойкостью и более низкой плотностью, чем ПЭВП. ПП - это легкий и гибкий пластик, обычно используемый в упаковке, бочках, мисках, ящиках, игрушках, медицинских деталях, автомобильных деталях, бочках для стиральных машин, аккумуляторных коробках и крышках от бутылок. Полипропилен может быть модифицирован эластомером для изготовления бамперов и заполнен тальком, чтобы сделать его более твердым при высоких температурах.

Полиоксиметилен (ПОМ):Это термопластичный конструкционный материал, используемый для создания деталей с повышенной жесткостью, универсальностью с низким коэффициентом трения и отличной стабильностью размеров. POM прочный и долговечный, обладает высокой прочностью на разрыв, стойкостью к истиранию, сопротивлением ползучести, устойчивостью к короблению, ударной вязкостью и долговечностью. ПОМ широко используется в производстве автомобильных деталей, спортивного инвентаря, шестерен, подшипников, деталей конвейеров, электрических компонентов, компонентов скольжения и направляющих и т. Д.

PEEK (полиэфирэфиркетон):ПЭЭК представляет собой бесцветный органический термопластичный полимер. Это конструкционный пластик, который используется в различных областях, требующих прочности и ударной вязкости. PEEK химически устойчив и может выдерживать температуру до 260°C.

2. Смолы

Смоляные материалы в основном используются для высокоточных моделей при быстром прототипировании, особенно при стереолитографической печати. Смоляные материалы обладают отличными формовочными свойствами и качеством поверхности, что позволяет создавать изделия со сложной геометрией и мелкими деталями. К распространенным смоляным материалам относятся прототипы акриловых материалов, эластомерный полиуретан (EPU), гибкий полиуретан и цветные смолы для 3D-печати, такие как VeroWhite и VeroClear.

3. Металлы

Алюминий:Алюминий – это серебристый металл низкой плотностиИспользуется в различных коммерческих целях. По большей части, нелегированный алюминий пластичен, в меру прочен и чрезвычайно устойчив к коррозии. Свойства алюминия могут быть значительно улучшены с помощью соответствующих легирующих элементов (медь, магний, марганец, кремний и т.д.) и последующей термической обработки. Алюминий широко используется в самолетостроении, транспорте, строительстве, пищевой и химической промышленности из-за его низкой плотности и коррозионной стойкости.

Медь:Медные сплавы относятся к числу самых полезных металлов, поскольку они устойчивы к коррозии, обладают высокой теплопроводностью и хорошо проводят электричество. Медные сплавы хорошо подходят для многих отраслей электротехнической, строительной, транспортной и потребительской промышленности. Медь используется для изготовления строительных компонентов, монет, конденсаторов/теплообменников, труб, сердцевин радиаторов, музыкальных инструментов, замков, крепежных элементов, петель, компонентов боеприпасов и электрических разъемов.

Латунь:Латунь представляет собой сплав меди и цинка и обладает некоторыми из тех же свойств, что и медь. Латунь – прочный, пригодный для обработки металл. Сплав также устойчив к коррозии, электропроводим и имеет низкий коэффициент трения. Латунь — это универсальный металл, используемый в различных областях, включая сантехнику, электротехнику, искусство и медицину.

Титан:Считающийся самым драгоценным металлом, титан хорошо работает в суровых условиях, где другие металлы могут выйти из строя. Титановый сплав – это сплав, состоящий из титана и других химических элементов. Титановые сплавы легкие, обладают чрезвычайно высокой прочностью на разрыв и ударной вязкостью, устойчивы к коррозии и могут выдерживать экстремальные температуры.

Легированная сталь:Основным легирующим элементом легированной стали является не углерод. Он содержит небольшое количество легирующих элементов, таких как марганец, кремний, никель, титан, медь, хром и алюминий. Легированная сталь более устойчива к коррозии, свариваема, жаропрочна и пластична, чем углеродистая сталь. Но углеродистая сталь прочнее легированной. Благодаря своей низкой стоимости, широкой доступности, простоте обработки и превосходным механическим свойствам, легированные стали обычно используются в промышленных приложениях, бытовых приборах, столовом серебре, посуде и автомобилях.

Нержавеющая сталь:Нержавеющая сталь - это стальной сплав, который более устойчив к коррозии, чем углеродистая сталь/легированная сталь. Нержавеющие стали марок 304, 316, 416 и 17-4 PH обычно используются для обработки на станках с ЧПУ. Нержавеющая сталь – прочный материал с природным защитным оксидным слоем, что делает его пригодным для сложных ситуаций. Состав сплава, входящего в состав нержавеющих марок стали, делает их разными.

Мягкая сталь:Низкоуглеродистая сталь – это углеродистая сталь с более низким содержанием углерода. Его часто называют «мягкой сталью». Низкоуглеродистые стали имеют более низкую прочность на разрыв, чем высокоуглеродистые и легированные стали, поскольку они содержат меньше углерода и других легирующих элементов, которые предотвращают дислокации в кристаллической структуре. Низкоуглеродистая сталь является распространенным выбором для потребительских товаров благодаря своей высокой свариваемости и обрабатываемости.

Инструментальная сталь:Инструментальная сталь представляет собой углеродистую легированную сталь. Он часто используется для изготовления, модификации или ремонта ручных инструментов и машинных форм. Инструментальная сталь известна своей твердостью, износостойкостью и устойчивостью к изгибу. Инструментальной стали часто придают форму другим материалам путем ее резки, прессования, штамповки или экструзии. Это связано с тем, что сталь может сохранять свою режущую кромку при экстремально высоких температурах. Инструментальная сталь обычно используется в ударных работах, таких как штамповка или экструзия, резка, производство штампов и молотков.

Какие технологии в основном используются в быстром прототипировании?

БыстрыйЗначение прототипированияиграет важную рольв различных областях, так какие жеМетоды быстрого прототипирования?

Технологии	Сокращение	Материалы	Преимущество
Стереолитография	SLA	Термопластичные фотополимеры	Высокая точность и превосходная обработка поверхности
Селективное лазерное спекание	Технология SLS	Нейлон, ТПУ	Не требует опорной конструкции, подходит для различных материалов
Моделирование методом наплавления	ФДМ	АБС, ПК, ПК/АБС, ППСУ	Универсальность материалов, простота использования и доступность
Прямое лазерное спекание металлов	DMLS	Нержавеющая сталь, титан, хром, алюминий, Инконель	Высокая точность, высокая прочность, подходит для функциональных деталей и сложных конструкций
Цифровая обработка света	DLP	светочувствительные смолы	Быстрое, быстрое изготовление деталей с превосходным разрешением и качеством обработки поверхности
Производство ламинированных объектов	ЛОМ	бумага, пластик и металлическая фольга.	Низкая стоимость материала, подходит для производства крупногабаритных деталей
Обработка с числовым программным управлением	ЧПУ	Большинство товарных и инженерных термопластов и металлов	Высокая точность и универсальность материалов. Идеально подходит для изготовления деталей с жесткими допусками и сложными деталями
Мультиструйный термоядерный синтез	MJF	Нейлон	Производство прочных деталей с мелкими деталями и постоянными механическими свойствами

Как подбирать материалы для быстрого прототипирования?

Вот некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе материалов для вашегоБыстрый процесс прототипирования:

1. Свойства материала: Различные типы материалов для быстрого прототипирования обладают уникальными свойствами, такими как прочность, гибкость и термостойкость. Во многих областях применения, например, при изготовлении пресс-форм и других изделий, эти свойства могут быть соблюдены. Например, когда вы создаете прототипы механических деталей, выбор прочного материала, такого как ABS, может быть разумным решением.
2. Экономичность: Бюджет играет жизненно важную роль при выборе материалов. Во многих случаях цены на материалы являются одним из ключевых факторов, определяющих успех инвестиций в проект. В то время как материалы, которые эффективно и быстро производятся, могут демонстрировать превосходные свойства, они, как правило, дороги в производстве. Если удастся найти подходящий метод снижения себестоимости производства этих материалов, то это принесет огромную выгоду компаниям. Обеспечение баланса между затратами и выгодами имеет решающее значение.
3. Предполагаемое использование: Учитывайте функциональность прототипа. Прототип – это концепция, под которой также можно понимать технологию или метод, целью которого является реализация дизайнерской идеи конкретных функций путем анализа и сравнения целей на разных этапах. Используется ли он в основном для функционального тестирования и визуальной оценки или является комбинацией того и другого?ПрототипматериалыДля проведения функциональных испытаний могут потребоваться вещества, которые сильно схожи по свойствам с конечным продуктом.
4. Толщина слоя: фактическая толщина каждого слоя в процессе 3D-печати. В целом, чем больше толщина слоя, тем лучше эффект формования. Этот параметр окажет огромное влияние на качество и точность прототипа.
5. Детализация и время печати: Более тонкая толщина слоя помогает добиться более тонких деталей и более гладких поверхностей, но это часто приводит к увеличению времени печати. Для некоторых принтеров со сложной структурой, если они хотят соответствовать требованиям к быстрой печати, необходимо уменьшить изменения уровня детализации в процессе печати. Крайне важно найти баланс между обеспечением необходимых конкретных деталей и управлением временными ограничениями.
6. Опорные конструкции: Для сложных конструкций с нависающими элементами или сложной геометрией часто требуются опорные конструкции. Для достижения быстрого производства предлагается простой, но эффективный метод строительства временных конструкций путем прямого преобразования 3D-моделей в 2D-графику. Эти созданные временные структуры обеспечивают устойчивость во время печати и позволяют избежать деформации прототипа филамента для 3D-печати.
7. Стабильность и точность: Опорные конструкции гарантируют, что прототип сохранит свою структурную целостность на протяжении всего процесса печати, особенно в областях со сложной геометрией, предотвращая такие проблемы, как провисание или деформация.
8. Удаление после печати: Важно отметить, что опорная конструкция должна быть удалена после завершения прототипа, что может потребовать дополнительных работ.
9. Потребности в постобработке: Улучшение конечного внешнего вида и функциональности прототипа часто может быть достигнуто с помощью методов постобработки, направленных на улучшение эстетики и функциональности прототипа.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из какого материала лучше всего использовать прототип?

Лучшие материалы для изготовленияПрототипыв основном включают: материалы ABS: обычно используемые материалы для прототипирования обычных изделий, легко поддаются обработке и красивы; эпоксидная смола, фенольная смола, поликарбонат (ПК), полиамид (нейлон): подходит для применений, требующих высокой термостойкостиПрототипирования; полиоксиметиленовая смола (ПОМ) или полиамид (нейлон): прототипирование материалов для износостойких изделий; нейлон (PA) или полипропилен (PP): используется для изготовления прототипов изделий с высокой прочностью; ПММА (акрил), прозрачный АБС-пластик и прозрачный поликарбонат (ПК): подходит для прототипирования, где требуется прозрачность.

2. Что можно использовать для быстрого прототипирования?

Методы быстрого прототипированиячасто полагаются на конкретные материалы и процессы. Смола или аналогичные конструкционные пластики: подходят для технологии SLA (стереолитографии), с помощью которой можно быстро изготавливать прототипы заготовок малого и среднего размера; тонколистовые материалы (такие как бумага, металлическая фольга, полиэтиленовая пленка и т.д.): используются для технологии LOM (layered solid manufacturing), изготовленияПрототипырезая и укладывая слой за слоем; различные порошковые материалы: подходит для технологии SLS (Selective Laser Sintering), которая использует лазерное сканирование для расплавления поверхности порошка локально или частично, тем самым завершая одноуровневую обработку и формируя слой за слоем. Трехмерное твердое тело.

3. Какие материалы используются в инженерных прототипах?

Инженерные прототипы Часто требуется выбор материалов на основе конкретных условий применения и функциональных требований. Общий инжинирингПрототипированияК материалам в основном относятся металлические материалы: такие как сталь, алюминий и т.д., используемые для инженерных прототипов, требующих высокой прочности и коррозионной стойкости; пластиковые материалы: такие как АБС, нейлон, поликарбонат и т. Д., Подходят для применений, требующих легкой, износостойкой или прозрачной конструкцииПрототипы. Композитный материал: новый материал, состоящий из двух или более материалов с различнымисвойствафизическими или химическими методами. Он подходит для инженерных прототипов, требующих особых свойств (таких как высокая прочность, высокая ударная вязкость, высокая термостойкость и т. д.).

4. Какие материалы используются при изготовлении прототипов оснастки?

Инструменты для создания прототиповВ целом речь идет об оборудовании и материалах, используемых для изготовления прототипов. (1) Инструменты для рисования от руки: такие как карандаш, ластик, белая бумага и т. д., используемые для создания нарисованных от руки прототипов. Эти материалы легко получить и подходят для предварительных этапов прототипирования. (2) Программные инструменты: онлайн-инструменты для создания прототипов и совместной работы, такие как Axure и Ink Knife. При использовании этих инструментов функцияМатериалы прототипаВ основном это цифровые активы (такие как картинки, иконки, кнопки и т. д.). Эти активы можно редактировать и объединять в программном обеспечении для создания прототипа. . (3) Материалы для 3D-печати: Пластиковые материалы, такие как PLA и ABS, а также металлические порошки, керамические порошки и т. д., используются для технологии 3D-печати для изготовления прототипов. Эти материалы могут быть выбраны и адаптированы в соответствии с потребностями прототипа.

Сводка

 Существует большое разнообразие материалов, используемых вБыстрый макет, каждый со своими уникальнымисвойстваи спектр применения. При выборе материалов необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как потребности проекта, стоимость, эффективность обработки и защита окружающей среды, чтобы гарантировать создание прототипа, отвечающего требованиям. С непрерывным развитием технологий и непрерывными инновациями в области материалов, в будущем в быстром прототипировании появятся новые варианты высокопроизводительных, недорогих и экологически чистых материалов.

Отказ

Содержание этой страницы носит справочный характер.ЛСне дает никаких явных или подразумеваемых заверений или гарантий в отношении точности, полноты или действительности 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. Это ответственность покупателяПоиск коммерческого предложения на запчастидля определения конкретных требований к этим деталям.ПожалуйстаСвяжитесь с намидля получения дополнительной информацииинформация.

Команда LS

Эта статья была написана несколькими авторами LS. LS является ведущим ресурсом в производственном секторе, сОбработка с ЧПУ,Изготовление листового металла,3D-печать,литье под давлением,Штамповкии многое другое.