Co je CNC obrábění prototypů?

Obrábění prototypů přináší vývoj produktů myšlenky do reality. K vytvoření reálných modelů nebo prototypů návrhu se používají počítačem řízená zařízení, jako jsou CNC stroje.

Považujte to za převod počítačového návrhu na skutečný výrobek, přesně jako je tomu u projektu 3D tisk ale s mnoha významnými výhodami:

• Rychlé prototypování: Vytvářejte prototypy rychleji než ruční řemeslné práce nebo jiné standardní metody.
• Větší přesnost: Obrábění prototypů zajišťuje přesné měření a komplexní detaily pro prototypy s přísnými tolerancemi. Prototypové obrábění zaručuje přesnost těchto specifikací.
• Vylepšený výběr materiálů: Použijte různé materiály, jako jsou plasty a kovy (ocel, hliník), abyste zajistili vhodný výsledek. To vám umožní otestovat vhodnost a životnost tím, že vyrobíte prototyp pouzdra telefonu ze stejného plastu jako hotový návrh.
• Praktické prototypy: Vytvářejte funkční návrhy, které umožňují testování struktury, uložení a funkčnosti. Zvažte funkční model prototypu nového chirurgického nástroje. CNC obrábění umožňuje testovat úchop nástroje, jeho pohyblivost a interakci se simulovanou tkání.

Prototypové CNC díly: Materiál, doba návrhu a odhadované náklady

Materiál	Doba návrhu (v hodinách)	Odhadovaný rozsah nákladů
Hliník (6061)	2-4	$50 - $200
Akryl	1-3	$30 - $150
Mosazné	3-5	$100 - $300
Nerezová ocel (304)	4-6	$150 - $400
Plast ABS	1-2	$20 - $100
Polykarbonát (PC)	2-3	$30 - $150
Polypropylen (PP)	1-2	$25 - $125
Polyethylen vysoké hustoty (HDPE)	1-2	$20 - $100

Obrábění prototypů vám pomůže rychle, přesně a s použitím vhodných materiálů vytvořit a otestovat fyzickou kopii návrhu. To zaručuje úspěšný finální produkt a urychluje realizaci projektu. vývoj produktů proces.

Tento článek se zabývá pěti metodami rychlého prototypování doporučenými pro různé aplikace. Jaký význam mají prototypy při hodnocení návrhu, testování a výrobních procesech? Zmiňuje různá využití prototypů, jako jsou například proof-of-concept, crowdfundingové kampaně a mosty k úplné výrobě.

5 nejlepších metod rychlého prototypování

CNC obrábění

CNC obrábění je vhodný pro projekty vyžadující mechanické pevné díly s přesnými tolerancemi. Dokáže pracovat s různými materiály a nabízí rychlé časy realizace. Nemusí však být ideální pro konstrukce s tenkými stěnami nebo hlubokými dutinami.

Polyuretanové vakuové lití (VC):

Tato metoda využívá formu ze silikonové pryže a licí pryskyřici k vytvoření plastových dílů téměř výrobní kvality. Nabízí univerzálnost vlastností materiálu, povrchových úprav a dutých forem. Silikonové formy však mají omezenou životnost.

Stereolitografie (SLA):

Tato zavedená metoda 3D tisku využívá UV laser k vytvrzení tekuté pryskyřice do pevných plastových prototypů. Nabízí dobrou povrchovou úpravu a různé možnosti použití pryskyřice, ale vzhledem k vlastnostem materiálu vyžaduje kroky následného zpracování a speciální skladování.

Tavené depoziční modelování (FDM):

Nejoblíbenější metoda 3D tisku FDM využívá plastová vlákna k vytváření prototypů vrstvu po vrstvě. Je cenově výhodná a snadno dostupná, ale její nižší rozlišení může vyžadovat více dokončovacích prací.

Práškové lůžko Fusion:

Tato metoda zahrnuje selektivní laserové slinování (SLS) a multijetovou fúzi (MJF). V obou případech se k výrobě prototypů používají práškové materiály. Nabízejí samonosné díly, efektivní využití objemu konstrukce a úsporu nákladů na materiál v případě SLS.

Prototypování v obrábění

Prototypové CNC díly

CNC (Počítačové číslicové řízení) obrábění je moderní výrobní metoda, která přináší revoluci ve vývoji výrobků. Na rozdíl od jiných tradičních metod, které formují materiály ručně, vyžaduje CNC obrábění schopnost počítačů zajistit fantastickou přesnost a kontrolu. CNC obrábění pracuje tak, že z pevného bloku odebírá materiál a formuje jej do požadovaného konečného tvaru. To se provádí pomocí předem definovaných pokynů nebo kódování. Představte si, že stroj CNC pracuje jako sochař s dlátem; místo aby byl závislý pouze na lidských dovednostech, řídí se přesným digitálním plánem.

Design

Proces začíná souborem CAD a nákresy prototypu. Ten poskytuje přesné údaje o rozměrech, velikosti a tvaru konečného výrobku.

Překlad G-kódu

 Až budete mít k dispozici soubor CAD, Kód G převede do jazyka, kterému CNC stroj rozumí, pomocí speciálního softwaru. G-kód je soubor zakódovaných instrukcí nebo příkazů, které dávají stroji pokyny k pohybu řezných nástrojů a odebírání materiálu z objektu. 

Po cestě:

Dráhy nástrojů G-kód definuje celkový tvar a konkrétní dráhu, kterou musí řezný nástroj urazit. Tyto dráhy jsou známé jako dráhy nástrojů. Zajišťují, že stroj odebírá materiál rychle a efektivně, a vytváří tak konečnou geometrii.

Více nástrojů pro více úkolů

V závislosti na tom, jak složitý je váš prototyp, jsou v této oblasti CNC obrábění k dispozici různé metody. Dvě standardní metody jsou následující:

CNC frézování

CNC frézování je univerzální metoda. Tato metoda odebírá materiál z pevného obrobku pomocí rotujícího řezného nástroje. CNC frézování má mnoho typů. Nejběžnější je tříosé frézování. Tříosé umožňuje pohyb podél os X, T a Z. Dalšími pokročilými typy frézování jsou 4osé a 5osé. Tyto typy frézování mají vynikající rotační schopnosti. Vytvářejí složitější a pokročilejší geometrie. Jsou nejvhodnější pro objekty s různými úhly a zakřivenými povrchy.

CNC soustružení je dobře známá metoda pro vytváření rotačních prvků, jako jsou hřídele, válce a ozubená kola. Obrobek se otáčí jako pevný řezný nástroj, který odebírá materiál, aby se dosáhlo požadovaného tvaru.

Tyto základní koncepty umožňují při CNC obrábění objevit nekonečné množství nápadů pro výrobu vysoce přesných a hodnotných prototypů. CNC obrábění prototypů pracuje s různými nástroji a technikami a zcela mění vývoj výrobků.

Části CNC frézky

Ačkoli se CNC obrábění zdá být špičkovou technologií, magickým uměním, lepší znalost jeho základních prvků vede k jasnější představě. Níže je uveden přehled hlavních přispěvatelů v CNC frézce:

• Sloup a základna stroje: Na stránkách základna a sloup stroje plní stejný účel jako robustní pracovní stůl. Poskytují přesné a plynulé pohyby a pevný základ pro obrábění.
• Vřeteno a řezný nástroj: Vezměme si vřeteno, vysokorychlostní motor, který podporuje řezný nástroj. Tyto dynamické síly společně vytvářejí potřebný tvar obrobku. Řezný nástroj odebírá materiál, zatímco vřeteno jej otáčí vysokou rychlostí.
• Řídicí jednotka NC: Řídicí jednotka řídí otáčení os a vřetena čtením instrukcí G-kódu, digitálního plánu. Funguje jako průvodce celým procesem obrábění.
• Osy X, Y, Z (tříosé frézování): Tyto tři lineární osy (osa X pro pohyb zleva doprava, osa Y pro pohyb zepředu dozadu a osa Z pro pohyb nahoru dolů). Umožňují dokonalý pohyb řezného nástroje. Zjednodušeně řečeno, nastavují řezný nástroj přesně tam, kde má být, aby se odstranil materiál.
• Pracovní stůl a příslušenství: Pracovní stůl bezpečně zajišťuje obrobek během obrábění. Považujte jej za svorku, která zajistí váš projekt. Přípravky jsou také užitečným nástrojem pro podepření složitých dílů, aby zůstaly během obrábění stabilní.

Proč je CNC obrábění prototypů nejlepší volbou?

Ve výrobě záleží na každém rozhodnutí. CNC obrábění prototypů je v procesu výroby prototypů jedinečné díky mnoha výhodám.

Proč může být CNC obrábění prototypů tou nejlepší volbou pro vaši práci? Existuje mnoho výhody obrábění prototypů CNC. Některé z nich jsou uvedeny níže.

Spolehlivost v přesnosti

CNC obrábění je pozoruhodná svou schopností vytvářet výrobky s přesnými rozměry. To je nezbytné zejména u prototypů, které vyžadují přesné tolerance. CNC obrábění prototypů zajišťuje, aby prototyp splňoval konkrétní potřeby hotového výrobku.

Například u prototypu jakékoli nové části motoru může dojít k problémům s výkonem, pokud se vyskytnou byť jen nepatrné nedostatky. rozměrové tolerance. CNC obrábění prototypů zajišťuje přesné obrábění a vysoká přesnost pro dokonalý výkon.

Výběr materiálů

V porovnání s prototypovacími procesy omezenými na konkrétní materiály nabízí CNC obrábění vynikající variabilitu materiálů. Lze jej použít pro různé materiály, jako jsou kompozitní materiály, různé plasty (včetně ABS a nylonu) a kovy (např. ocel, hliník a nerezová ocel). Díky tomu můžete vyrábět prototypy, jejichž vlastnosti materiálu téměř odpovídají konečnému výrobku.

Přemýšlejte o výrobě nového pouzdra na telefon. CNC obrábění vám umožní pracovat se stejným plastem jako finální výrobek, takže je možné přesněji porovnat jeho pevnost a pocit.

Reálné prototypy

Jednou z nejvýznamnějších předností CNC obrábění je jeho schopnost vyrábět funkční prototypy. CNC obrábění umožňuje vytvářet prototypy, které vydrží extrémní podmínky. zkoušení vyrobitelnosti tvaru, uložení a dokonce i funkce ve srovnání s tradičními postupy, jejichž výsledkem mohou být nefunkční modely. To vám umožní posoudit výkonnost vašeho návrhu v reálných podmínkách.

Přemýšlejte o vytvoření funkčního modelu inovativního prototypu zdravotnického zařízení pomocí CNC obrábění. To vám umožní otestovat přilnavost, pohyblivost a kontakt zařízení se simulovanou tkání.

Zvyšování efektivity

Vývoj produktu je časově náročná činnost. CNC obrábění vyniká rychlými časy. V porovnání s tradičními metodami, jako je odlévání nebo ruční výroba, umožňuje rychlou výrobu prototypů, což umožňuje rychlý cyklus změny designu.

Digitální a moderní technologie jsou klíčem k úspěchu CNC obrábění. Protože se prototypy vyrábějí pomocí digitálních modelů CAD, lze je snadno přizpůsobit.

Chcete vylepšit své iterace návrhu podle vašich specifických požadavků? Musíte aktualizovat svůj soubor CAD. CNC stroj rychle vyrobí nový prototyp, který bude splňovat vaše specifikace. Tato všestrannost CNC obrábění umožňuje analýzu různých možností a urychluje proces návrhu. 

Aplikace prototypového CNC obrábění 

Všestrannost prototypového CNC obrábění podporuje mnoho průmyslových odvětví. Pomáhá jim také realizovat jejich nápady s velkou přesností a funkčností. 

Níže jsou uvedeny nejčastější aplikace CNC obrábění:

Letectví a obrana

CNC obrábění poskytuje možnost rozvoje v náročné oblasti letectví a obrany. Je nezbytné pro výrobu složitých a přesných obranné prototypy pro kosmické lodě, letadla a základní vojenské vybavení. Představte si prototyp nového raketového motoru. CNC obrábění zajišťuje přesné detaily a tolerance potřebné pro maximální výkon a bezpečnost.

Automobilový průmysl a doprava

Obrábění prototypů CNC je nezbytné pro automobilový a dopravní průmysl, kde se myšlenky mění v provozuschopnou realitu. Vyrábí automatizační prototypy pro části karoserie a díly motoru, jako jsou písty a převodovky. To také umožňuje konstruktérům otestovat tvar, funkci a uložení před zahájením sériové výroby.

Zdravotnické vybavení

Přesnost je v oblasti lékařského vývoje zásadní. CNC obrábění je užitečné při vytváření vysoce přesných a bezpečných strojů. prototypy zdravotnických prostředků pro chirurgické vybavení a přístroje. Zvažte nový prototyp chirurgické vrtačky. CNC obrábění zaručuje přesné rozměry a dokonalý povrch pro citlivé lékařské zákroky.

Domácí spotřebiče a elektronika

Mnoho moderních domácích spotřebičů a zařízení, které denně používáme, začíná jako prototypy obráběné na CNC strojích. Tento přístup umožňuje vytvářet prototypy spotřebičů, skříně a dokonce i pracovní prototypy spotřební elektroniky.

Závěr

CNC obrábění prototypů je inovativní silou v procesu vývoje výrobků. Urychluje proces navrhování a podporuje inovace tím, že poskytuje mimořádnou přesnost, variabilitu materiálů a schopnost vytvářet funkční prototypy. Na stránkách budoucnost CNC obrábění je velmi jasný. CNC obrábění se bude v budoucnu dále vyvíjet. Pokročilé technologie CNC poskytují možnost kombinovat integrace aditivní výroby s ještě větší automatizací a dokonalostí.