Критические соображения при выборе метода прототипирования

Майкл Палоян | 15 февраля 2021 г.

В предыдущей статье на эту тему я заявил о важности прототипирования во время проектирования и разработки продукта для проверки вашего дизайна. Я рассмотрел множество доступных нам вариантов пластикового прототипирования, включая три наиболее популярные технологии быстрого прототипирования. В части 1 обсуждалась первая половина из 12 соображений, которые следует оценить перед выбором лучшего процесса. Во второй части будут рассмотрены остальные шесть соображений по тем же технологиям прототипирования, чтобы помочь вам решить, какой метод лучше всего подходит для ваших нужд.

Ниже приведен список доступных в настоящее время методов пластикового прототипирования:

Остальные шесть соображений по выбору лучшего метода прототипирования представлены ниже:

Я рассмотрю каждое из этих соображений в этой статье.

Все ранее перечисленные процессы могут быть указаны для прототипирования деталей для проверки общего внешнего вида, проверки на взаимодействие, эргономики и общей концепции. Однако проверку конструкции детали на основе конкретных свойств материала выполнить гораздо сложнее. Литье прототипов под давлением — единственный вариант прототипирования, позволяющий производить детали, практически идентичные серийным деталям. Причина, по которой я описал ее как почти идентичную, заключается в том, что конструкция инструмента, качество, конструкция и материалы, а также условия обработки могут привести к некоторым различиям между прототипом детали, отлитой под давлением, и серийной деталью.

Два варианта прототипирования на втором месте — это обработка с ЧПУ и FDM. Детали, обработанные на станке с ЧПУ, вырезанные из одной пластины определенного пластикового материала, дадут вам детали, которые точно соответствуют производственным деталям. Следует отметить, что заготовку слябов с толстым поперечным сечением либо экструдируют, либо отливают под давлением. Точное соответствие производственным материалам достигается редко. Вместо этого весьма вероятны общие совпадения с конкретным материалом. Примеры включают такие материалы, как полистирол GP, полиэтилен, поликарбонат, ацеталь, АБС-пластик и т. д. Важно понимать, что обрабатываемая заготовка слябов ограничена операциями, которые можно выполнить на станке с ЧПУ, и наличием размеров заготовки. Кроме того, обработанные детали следует подвергать отжигу для снятия механических напряжений. Следует также знать, что молекулярная структура экструдированной или литьевой заготовки плиты отличается от молекулярной структуры детали, полученной литьем под давлением. Особенно это касается стеклоармированных материалов.

В отличие от обработки на станках с ЧПУ, прототипы FDM могут быть изготовлены практически из любого термопластического материала. Мини-экструдеры позволяют экструдировать большинство термопластов в нити для вашего FDM-принтера. Напечатанная деталь геометрически идентична вашему файлу 3D CAD, за исключением допусков. Недостатком FDM является анизотропное поведение печатной детали. Свойства материала в плоскости XY могут существенно отличаться от свойств по оси Z. Степень разницы зависит от материала и, самое главное, принтера. Некоторые принтеры утверждают, что прочность материала по оси Z составляет 90% от прочности материала по плоскости XY. Однако большинство принтеров далеки от такого уровня корреляции. Одно из наиболее существенных различий в свойствах заключается в прочности материала на изгиб. Простой обходной путь — печатать такие элементы, как защелкивающиеся замки, как отдельные детали, при этом текстура должна быть направлена ​​в направлении изгиба. Позже защелку можно приклеить к основной детали с помощью растворителей или клея.

Прототипы ручной работы, которые состоят из нескольких более мелких деталей, соединенных вместе в единое целое, ограничены коммерчески доступными стандартными материалами, такими как детали, обработанные на станках с ЧПУ. Из-за процесса изготовления прототипы ручной работы могут больше напоминать деталь, отлитую под давлением; однако готовые прототипы гораздо более хрупкие, чем деталь, обработанная на станке с ЧПУ, поскольку основная деталь обычно изготавливается путем склеивания нескольких более мелких деталей вместе с помощью растворителей или клея. Таким образом, изготовленные вручную прототипы не могут быть подвергнуты испытаниям на падение или удар с какой-либо надежностью.