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.Луншэнне 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. 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,Изготовление листового металла,3D-печать,литье под давлением,Штамповкии многое другое.