Qu'est-ce que l'usinage CNC de prototypes ?
L'usinage des prototypes apporte développement de produits des idées à la réalité. Il utilise des dispositifs contrôlés par ordinateur, tels que les machines à commande numérique, pour créer des modèles réels ou des prototypes d'un dessin ou d'un modèle.
Il s'agit de convertir un plan informatique en un produit réel, comme dans le cas de l'application de la loi sur la protection de l'environnement. Impression 3D mais avec de nombreux avantages significatifs :
- Prototypage rapide : Créer des prototypes plus rapidement que l'artisanat manuel ou d'autres méthodes standard.
- Une plus grande précision : L'usinage de prototypes permet d'obtenir des mesures précises et des détails complexes pour des prototypes aux tolérances strictes. L'usinage de prototypes garantit l'exactitude de ces spécifications.
- Amélioration du choix des matériaux : Utilisez différents matériaux tels que des plastiques et des métaux (acier, aluminium) pour garantir l'adéquation du résultat. Cela vous permet de tester l'ajustement et la longévité en fabriquant un prototype d'étui de téléphone à partir du même plastique que le modèle fini.
- Prototypes pratiques : Create functional designs that enable structure, fit, and function testing. Consider a functioning model of a new surgical tool prototype. CNC machining allows you to test the tool’s grip, mobility, and interaction with simulated tissue.
Prototype de pièces à commande numérique : Matériaux, temps de conception et coûts estimés
| Matériau | Temps de conception (heures) |
Fourchette de coûts estimée
|
| Aluminium (6061) | 2-4 | $50 – $200 |
| Acrylique | 1-3 | $30 – $150 |
| Laiton | 3-5 | $100 – $300 |
| Acier inoxydable (304) | 4-6 | $150 – $400 |
| Plastique ABS | 1-2 | $20 – $100 |
| Polycarbonate (PC) | 2-3 | $30 – $150 |
| Polypropylène (PP) | 1-2 | $25 – $125 |
| Polyéthylène haute densité (PEHD) | 1-2 | $20 – $100 |
Usinage de prototypes vous aide à créer et à tester une copie physique de l'idée de conception rapidement, avec précision et avec les matériaux appropriés. Cela permet de garantir la réussite du produit final et d'accélérer le processus de conception. développement de produits processus.
Cet article explore cinq méthodes de prototypage rapide recommandées pour diverses applications. Quelle est l'importance des prototypes dans l'évaluation de la conception, les essais et les processus de production ? Il mentionne diverses utilisations des prototypes, telles que la validation du concept, les campagnes de crowdfunding et les passerelles vers la production totale.
Les 5 principales méthodes de prototypage rapide
Usinage CNC
Usinage CNC est adapté pour les projets nécessitant des pièces mécaniques solides avec des tolérances précises. Elle peut travailler avec différents matériaux et offre des délais d'exécution rapides. Toutefois, il n'est pas forcément idéal pour les conceptions à parois minces ou à cavités profondes.
Coulée sous vide en polyuréthane (VC) :
Cette méthode utilise un moule en caoutchouc de silicone et une résine de coulée pour créer des pièces en plastique d'une qualité proche de la production. Elle offre une grande souplesse dans les propriétés des matériaux, les finitions et les formes creuses. Toutefois, les moules en silicone ont une durée de vie limitée.
Stéréolithographie (SLA) :
Cette méthode d'impression 3D bien établie utilise un laser UV pour polymériser la résine liquide en prototypes plastiques solides. Elle offre une bonne finition de surface et diverses options de résine, mais nécessite des étapes de post-traitement et un stockage spécial en raison des propriétés des matériaux.
Modélisation par dépôt en fusion (FDM) :
The most popular 3D printing method, FDM uses plastic filaments to create prototypes layer by layer. It’s cost-effective and readily available, but its lower resolution may require more finishing work.
Fusion du lit de poudre :
Cette méthode comprend le frittage sélectif par laser (SLS) et la fusion multijet (MJF). Toutes deux utilisent des matériaux en poudre pour construire des prototypes. Elles offrent des pièces autoportantes, une utilisation efficace du volume de construction et des économies de matériaux dans le cas du SLS.
Prototypage en usinage
Prototype de pièces CNC
CNC (Commande numérique par ordinateur) L'usinage CNC est une méthode de fabrication moderne qui révolutionne le secteur du développement de produits. Contrairement à d'autres méthodes traditionnelles qui façonnent les matériaux manuellement, l'usinage CNC nécessite la capacité des ordinateurs à fournir une précision et un contrôle fantastiques. Usinage CNC fonctionne en extrayant la matière d'un bloc solide et en lui donnant la forme finale souhaitée. Cette opération est réalisée à l'aide d'instructions ou de codes prédéfinis. Imaginez qu'une machine CNC fonctionne comme un sculpteur avec un ciseau ; au lieu de dépendre uniquement des compétences humaines, elle suit un plan numérique précis.
Conception
Le processus commence par un fichier CAO et les plans de votre prototype. Il fournit des détails précis sur les dimensions, la taille et la forme du produit final.
Traduction du code G
Lorsque vous avez votre fichier CAO, Code G le traduit dans un langage que la machine CNC peut comprendre à l'aide d'un logiciel spécial. Le code G est un ensemble d'instructions ou de commandes codées indiquant à la machine de déplacer ses outils de coupe et de retirer des matériaux de l'objet.
Suivre le chemin :
Parcours d'outils Le code G définit la forme générale et la trajectoire spécifique que doit suivre l'outil de coupe. Ces trajectoires sont appelées parcours d'outils. Ils garantissent que la machine extrait la matière rapidement et efficacement pour produire la géométrie finale.
Des outils multiples pour des tâches multiples
En fonction de la complexité de votre prototype, différentes méthodes sont disponibles dans ce domaine de l'usinage CNC. Les deux méthodes standard sont les suivantes :
Fraisage CNC
Le fraisage CNC est une méthode polyvalente. Cette méthode consiste à enlever des matériaux d'une pièce fixe à l'aide d'un outil de coupe rotatif. Il existe de nombreux types de fraisage CNC. Le fraisage le plus courant est le fraisage à 3 axes. Les 3 axes permettent de se déplacer le long des axes X, T et Z. D'autres types de fraisage avancés sont les 4 et 5 axes. Ces types de fraisage ont d'excellentes capacités de rotation. Ils permettent de créer des géométries plus complexes et plus avancées. Ils conviennent mieux aux objets présentant des angles variés et des surfaces incurvées.
Le tournage CNC est une méthode bien connue pour créer des éléments rotatifs tels que des arbres, des cylindres et des engrenages. La pièce à usiner tourne comme un outil de coupe fixe, qui enlève de la matière pour obtenir la forme souhaitée.
Ces concepts de base permettent à l'usinage CNC de découvrir une infinité d'idées pour produire des prototypes de grande précision et de grande valeur. L'usinage CNC de prototypes fonctionne avec différents outils et techniques et modifie complètement le développement des produits.
Parties d'un broyeur à commande numérique
Bien que l'usinage CNC semble relever de la haute technologie et de l'art de la magie, une meilleure connaissance de ses éléments fondamentaux permet d'en avoir une image plus claire. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des principaux acteurs d'une usine CNC :
- Colonne et base de la machine : Les machine’s base and column remplissent la même fonction qu'un établi robuste. Ils permettent des mouvements précis et fluides et constituent une base solide pour la procédure d'usinage.
- Broche et outil de coupe : Prenons l'exemple de la broche, un moteur à grande vitesse qui supporte l'outil de coupe. Ensemble, ces forces dynamiques créent la forme requise dans la pièce à usiner. L'outil de coupe enlève la matière tandis que la broche le fait tourner à grande vitesse.
- Unité de contrôle NC : L'unité de contrôle commande la rotation des axes et de la broche en lisant les instructions du code G, un plan numérique. Elle joue le rôle de chef d'orchestre pour l'ensemble du processus d'usinage.
- Axes X, Y, Z (fraisage 3 axes) : Ces trois axes linéaires (axe X pour le mouvement de gauche à droite, axe Y pour le mouvement d'avant en arrière et axe Z pour le mouvement de haut en bas). Ils permettent le déplacement parfait de l'outil de coupe. En langage simple, ils fixent la outil de coupe precisely where it’s supposed to be to remove material.
- Table de travail et accessoires : La table de travail sécurise la pièce pendant l'usinage. Considérez-la comme une pince qui sécurise votre projet. Les montages sont également des outils utiles pour soutenir des pièces complexes afin de s'assurer qu'elles restent stables pendant le processus d'usinage.
Pourquoi l'usinage CNC de prototypes est-il la meilleure option ?
Chaque décision compte dans la fabrication. L'usinage CNC de prototypes est unique dans le processus de prototypage en raison de ses nombreux avantages.
Pourquoi Prototype CNC machining peut être le meilleur choix pour votre travail ? Il existe de nombreux avantages de l'usinage CNC de prototypes. En voici quelques-unes.
La fiabilité dans la précision
Usinage CNC est remarquable pour sa capacité à créer des produits aux dimensions précises. Cela est particulièrement nécessaire pour les prototypes qui requièrent des tolérances précises. L'usinage CNC de prototypes garantit que le prototype répond aux besoins particuliers du produit fini.
Par exemple, le prototype d'une nouvelle pièce de moteur peut être confronté à des problèmes de performance s'il y a ne serait-ce qu'un léger défaut de fabrication. tolérances dimensionnelles. L'usinage CNC de prototypes assure usinage de précision et haute précision pour une performance parfaite.
Choix des matériaux
L'usinage CNC offre une variation de matériaux exceptionnelle par rapport aux processus de prototypage limités à des matériaux particuliers. Il peut être utilisé avec différents matériaux, tels que les matériaux composites, différents plastiques (dont l'ABS et le nylon) et des métaux (tels que l'acier, l'aluminium et l'acier inoxydable). Cela vous permet de fabriquer des prototypes dont les propriétés des matériaux correspondent presque à celles du produit final.
Pensez à la fabrication d'un nouvel étui de téléphone. L'usinage CNC vous permet de travailler avec le même plastique que le produit final, ce qui permet de comparer plus précisément sa résistance et son toucher.
Prototypes réels
One of CNC machining’s most significant advantages is its capacity for making functional prototypes. CNC machining allows you to create prototypes that can endure extreme essais de fabricabilité for shape, fit, and even function, compared to traditional processes that could result in non-functional models. This allows you to judge your design’s performance in real-world circumstances.
Think about creating a working model of an innovative healthcare prototype using CNC machining. This allows you to test the device’s grip, mobility, and contact with simulated tissue.
Améliorer l'efficacité
Le développement de produits est une activité qui prend du temps. L'usinage CNC excelle dans les délais d'exécution rapides. Par rapport aux méthodes traditionnelles telles que le moulage ou la fabrication à la main, il permet de produire rapidement des prototypes, ce qui permet de un cycle rapide de modifications de la conception.
Digital and modern technology is the key to CNC machining’s success. Because prototypes are made using digital CAD models, they are easy to customize.
Vous cherchez à améliorer votre itération de la conception selon vos besoins spécifiques ? Vous devez mettre à jour votre fichier CAO. La machine CNC produira rapidement un nouveau prototype conforme à vos spécifications. Cette polyvalence de l'usinage CNC permet d'analyser différents choix et d'accélérer le processus de conception.
Applications de l'usinage CNC de prototypes
La polyvalence de l'usinage CNC de prototypes soutient de nombreuses industries. Elle les aide également à concrétiser leurs idées avec une grande précision et une grande fonctionnalité.
Voici les plus courants les applications de l'usinage CNC:
Aérospatiale et défense
L'usinage CNC offre une voie de développement dans le domaine difficile de l'aérospatiale et de la défense. Il est nécessaire pour produire des pièces complexes et précises. prototypes de défense pour les vaisseaux spatiaux, les avions et les équipements militaires essentiels. Imaginez un nouveau prototype de composant de moteur de fusée. L'usinage CNC garantit la précision des détails et des tolérances nécessaires pour une performance et une sécurité maximales.
Automobile et transports
L'usinage CNC de prototypes est nécessaire aux industries de l'automobile et des transports, car il permet de passer de l'idée à la réalité routière. Il permet de produire prototypes d'automatisation pour les sections de carrosserie et les pièces de moteur telles que les pistons et les engrenages. Cela permet également aux ingénieurs de tester la forme, la fonction et l'ajustement avant de lancer la production en série.
Équipement médical
La précision est essentielle dans le domaine du développement médical. L'usinage CNC est utile pour créer des pièces de haute précision et sûres. prototypes de dispositifs médicaux pour les équipements et dispositifs chirurgicaux. Prenons l'exemple d'un nouveau prototype de foret chirurgical. L'usinage CNC garantit des mesures précises et une surface parfaite pour les procédures médicales délicates.
Electroménager et électronique
De nombreux appareils ménagers et dispositifs modernes que nous utilisons quotidiennement sont nés de prototypes usinés à la CNC. Cette approche permet de créer des prototypes d'appareilsLes produits de l'UE peuvent être utilisés dans les domaines de la santé, de l'environnement, de la sécurité et de la protection de l'environnement. prototypes d'électronique grand public.
Conclusion
L'usinage CNC de prototypes est une force d'innovation dans le processus de développement des produits. Il accélère le processus de conception et favorise l'innovation en offrant une précision extraordinaire, une variation des matériaux et la possibilité de construire des prototypes fonctionnels. L'usinage l'avenir de l'usinage CNC est très prometteur. À l'avenir, l'usinage CNC continuera d'évoluer. Technologies CNC avancées offrent la possibilité de combiner intégration de la fabrication additive avec encore plus d'automatisation et de perfection.