Hva er CNC-bearbeiding av prototyper?

Maskinering av prototyper gir produktutvikling ideer til virkelighet. Ved hjelp av datastyrt utstyr, for eksempel CNC-maskiner, kan man lage ekte modeller eller prototyper av en design.

Se på det som å konvertere en dataskisse til et faktisk produkt, akkurat som 3D-utskrift men med mange betydelige fordeler:

• Rask prototyping: Lag prototyper raskere enn manuelt håndverk eller andre standardmetoder.
• Større nøyaktighet: Prototypbearbeiding gir nøyaktige målinger og komplekse detaljer for prototyper med strenge toleranser. Prototypbearbeiding garanterer at disse spesifikasjonene er nøyaktige.
• Forbedret materialvalg: Bruk ulike materialer som plast og metaller (stål, aluminium) for å sikre at resultatet blir egnet. På denne måten kan du teste passform og holdbarhet ved å lage en prototyp av samme plast som det ferdige designet.
• Praktiske prototyper: Lag funksjonelle design som muliggjør testing av struktur, passform og funksjon. Tenk på en fungerende modell av en ny prototyp av et kirurgisk verktøy. Med CNC-maskinering kan du teste verktøyets grep, bevegelighet og interaksjon med simulert vev.

Prototype CNC-deler: Materiale, designtid og estimert kostnad

Maskinering av prototyper hjelper deg med å skape og teste en fysisk kopi av designideen raskt, nøyaktig og med de riktige materialene. Dette garanterer et vellykket sluttprodukt og fremskynder produktutvikling prosess.

Denne artikkelen tar for seg fem metoder for rask prototyping som anbefales for ulike bruksområder. Hvilken betydning har prototyper i design-, test- og produksjonsprosesser? Det nevnes ulike bruksområder for prototyper, for eksempel proof-of-concept, crowdfunding-kampanjer og overganger til totalproduksjon.

De 5 beste metodene for rask prototyping

CNC-maskinering

CNC-maskinering er egnet for prosjekter som krever mekaniske, solide deler med presise toleranser. Den kan arbeide med ulike materialer og tilbyr raske behandlingstider. Det er imidlertid ikke sikkert at den er ideell for tynnveggede konstruksjoner eller konstruksjoner med dype hulrom.

Vakuumstøping av polyuretan (VC):

Denne metoden bruker en form av silikongummi og støpeharpiks for å lage plastdeler av tilnærmet produksjonskvalitet. Den gir allsidighet når det gjelder materialegenskaper, overflater og hule former. Silikonformene har imidlertid begrenset levetid.

Stereolitografi (SLA):

Denne etablerte 3D-utskriftsmetoden bruker en UV-laser til å herde flytende harpiks til prototyper i solid plast. Den gir en god overflatefinish og ulike resinalternativer, men krever etterbehandlingstrinn og spesiell lagring på grunn av materialegenskapene.

FDM (Fused Deposition Modeling):

FDM er den mest populære 3D-utskriftsmetoden, og bruker plastfilamenter til å lage prototyper lag for lag. Den er kostnadseffektiv og lett tilgjengelig, men den lavere oppløsningen kan kreve mer etterarbeid.

Powder Bed Fusion:

Denne metoden omfatter selektiv lasersintring (SLS) og Multi-Jet Fusion (MJF). Begge bruker pulvermaterialer til å bygge prototyper. De tilbyr selvbærende deler, effektiv utnyttelse av byggevolumet og materialkostnadsbesparelser i SLS.

Prototyping i maskinering

Prototype CNC-deler

CNC (Computer Numerical Control) maskinering er en moderne produksjonsmetode som revolusjonerer produktutviklingsbransjen. I motsetning til andre tradisjonelle metoder som former materialer manuelt, krever CNC-maskinering datamaskinens evne til å gi fantastisk presisjon og kontroll. CNC-maskinering fungerer ved å trekke ut materiale fra en solid blokk og forme det til ønsket endelig form. Dette gjøres ved hjelp av forhåndsdefinerte instruksjoner eller koding. En CNC-maskin fungerer som en billedhugger med meisel; i stedet for å være avhengig av menneskelige ferdigheter, følger den en nøyaktig digital plan.

Design

Prosessen starter med en CAD-fil og tegningene til prototypen din. Den gir nøyaktige detaljer om det endelige produktets dimensjoner, størrelse og form.

Oversettelse av G-kode

 Når du har CAD-filen din, G-kode oversetter den til et språk som CNC-maskinen kan forstå ved hjelp av spesiell programvare. G-koden er et sett med kodede instruksjoner eller kommandoer som instruerer maskinen til å flytte skjæreverktøyene og fjerne materialer fra objektet. 

Følg stien:

Verktøybaner G-koden definerer den overordnede formen og den spesifikke banen skjæreverktøyet må følge. Disse banene er kjent som verktøybaner. De sørger for at maskinen trekker ut materiale raskt og effektivt for å produsere den endelige geometrien.

Flere verktøy for flere oppgaver

Avhengig av hvor kompleks prototypen din er, finnes det ulike metoder innen CNC-maskinering. To standardmetoder er som følger:

CNC-fresing

CNC-fresing er en allsidig metode. Denne metoden fjerner materialer fra et fast arbeidsemne ved hjelp av et roterende skjæreverktøy. Det finnes mange typer CNC-fresing. Den vanligste fresingen er 3-akset. Den 3-aksede metoden tillater bevegelse langs X-, T- og Z-aksene. Andre avanserte fresetyper er 4- og 5-akset. Disse fresetypene har utmerkede rotasjonsmuligheter. De skaper mer komplekse og avanserte geometrier. Disse er best egnet for objekter med ulike vinkler og buede overflater.

CNC-dreining er en velkjent metode for å lage roterende elementer som aksler, sylindere og tannhjul. Arbeidsstykket spinner som et fast skjæreverktøy, som fjerner materiale for å få ønsket form.

Disse grunnleggende konseptene gjør det mulig for CNC-maskinering å oppdage uendelig mange ideer for å produsere svært nøyaktige og verdifulle prototyper. CNC-maskinering av prototyper fungerer med ulike verktøy og teknikker og endrer produktutviklingen fullstendig.

Deler av en CNC-fres

Selv om CNC-maskinering kan virke høyteknologisk og magisk, gir bedre kunnskap om de grunnleggende elementene et klarere bilde. Nedenfor finner du en oversikt over de viktigste bidragsyterne i en CNC-fres:

• Maskinsøyle og sokkel: Den maskinens base og søyle har samme funksjon som en robust arbeidsbenk. De gir presise og flytende bevegelser og et sterkt fundament for maskineringsprosedyren.
• Spindel og skjæreverktøy: Tenk på spindelen, en høyhastighetsmotor som støtter skjæreverktøyet. Sammen skaper disse dynamiske kreftene den nødvendige formen på arbeidsstykket. Skjæreverktøyet fjerner materiale mens spindelen roterer det i høy hastighet.
• NC-kontrollenhet: Kontrollenheten styrer rotasjonen av aksene og spindelen ved å lese G-kodeinstruksjonene, en digital plan. Den fungerer som en dirigent for hele maskineringsprosessen.
• X-, Y- og Z-akser (3-akset fresing): Disse tre lineære aksene (X-aksen for bevegelse fra venstre til høyre, Y-aksen for bevegelse forfra og bakover og Z-aksen for bevegelse opp og ned). De sørger for en perfekt bevegelse av skjæreverktøyet. Enkelt sagt stiller de inn skjæreverktøy nøyaktig der den skal være for å fjerne materiale.
• Arbeidsbord og inventar: Arbeidsbordet sikrer arbeidsstykket på en trygg måte under bearbeiding. Se på det som en klemme som sikrer prosjektet ditt. Fiksturer er også nyttige verktøy for å støtte kompliserte deler slik at de holder seg stabile under maskineringsprosessen.

Hva gjør CNC-bearbeiding av prototyper til det beste alternativet?

Hver eneste beslutning er viktig i produksjonen. CNC-maskinering av prototyper er unik i prototypingsprosessen på grunn av sine mange fordeler.

Hvorfor kan prototyp CNC-maskinering være det beste valget for din jobb? Det finnes mange fordelene med CNC-maskinering av prototyper. Noen av dem er gitt nedenfor.

Pålitelighet i presisjon

CNC-maskinering er bemerkelsesverdig for sin evne til å skape produkter med presise dimensjoner. Dette er spesielt nødvendig for prototyper som krever presise toleranser. CNC-maskinering av prototyper sikrer at prototypen oppfyller de spesielle behovene til det ferdige produktet.

For eksempel kan en prototyp av en ny motordel få problemer med ytelsen hvis det er bare små dimensjonale toleranser. CNC-bearbeiding av prototyper sikrer presisjonsbearbeiding og høy nøyaktighet for perfekt ytelse.

Valg av materialer

CNC-maskinering gir enestående materialvariasjon sammenlignet med prototypingsprosesser som er begrenset til bestemte materialer. Den kan brukes med ulike materialer, for eksempel komposittmaterialer, ulike plastmaterialer (inkludert ABS og nylon) og metaller (for eksempel stål, aluminium og rustfritt stål). Dette gjør det mulig å lage prototyper med materialegenskaper som nesten matcher det endelige produktet.

Tenk på å produsere et nytt mobildeksel. Med CNC-maskinering kan du jobbe med samme plast som det endelige produktet, noe som gjør det mulig å sammenligne styrken og følelsen mer nøyaktig.

Prototyper fra den virkelige verden

En av de største fordelene med CNC-maskinering er at den gjør det mulig å lage funksjonelle prototyper. CNC-maskinering gjør det mulig å lage prototyper som tåler ekstreme testing av produserbarhet for form, passform og til og med funksjon, sammenlignet med tradisjonelle prosesser som kan resultere i ikke-funksjonelle modeller. På denne måten kan du bedømme designens ytelse i den virkelige verden.

Tenk på å lage en fungerende modell av en innovativ prototyp for helsetjenester ved hjelp av CNC-maskinering. På den måten kan du teste enhetens grep, bevegelighet og kontakt med simulert vev.

Forbedring av effektiviteten

Produktutvikling er en tidkrevende aktivitet. CNC-maskinering utmerker seg med raske behandlingstider. Sammenlignet med tradisjonelle metoder som støping eller håndarbeid, produserer den prototyper raskt, noe som gir mulighet for en rask syklus av designendringer.

Digital og moderne teknologi er nøkkelen til CNC-maskineringens suksess. Fordi prototyper lages ved hjelp av digitale CAD-modeller, er de enkle å tilpasse.

Ønsker du å forbedre din design-iterasjon i henhold til dine spesifikke krav? Du trenger å oppdatere CAD-filen din. CNC-maskinen vil raskt produsere en ny prototype som oppfyller spesifikasjonene dine. CNC-maskinens allsidighet gjør det mulig å analysere ulike valgmuligheter og fremskynder designprosessen. 

Bruksområder for CNC-bearbeiding av prototyper 

Allsidigheten til CNC-maskinering av prototyper støtter mange bransjer. Det hjelper dem også med å realisere ideene sine med stor nøyaktighet og funksjonalitet. 

Nedenfor er de vanligste bruksområder for CNC-maskinering:

Luft- og romfart og forsvar

CNC-maskinering gir mulighet for utvikling innen det utfordrende feltet romfart og forsvar. Det er nødvendig for å produsere komplekse og presise forsvarsprototyper for romskip, fly og viktig militært utstyr. Forestill deg en prototype av en ny rakettmotorkomponent. CNC-maskinering sikrer presise detaljer og toleranser som kreves for maksimal ytelse og sikkerhet.

Bilindustri og transport

CNC-maskinering av prototyper er nødvendig for bil- og transportindustrien, som tar ideer fra idé til kjørbar virkelighet. Den produserer prototyper for automatisering for karosserideler og motordeler som stempler og tannhjul. På denne måten kan ingeniørene også teste form, funksjon og passform før de starter masseproduksjon.

Medisinsk utstyr

Presisjon er avgjørende innen medisinsk utvikling. CNC-maskinering er nyttig når du skal lage svært nøyaktige og sikre prototyper av medisinsk utstyr for kirurgisk utstyr og utstyr. Tenk på en ny prototyp av et kirurgisk bor. CNC-maskinering garanterer nøyaktige mål og en perfekt overflate for sensitive medisinske prosedyrer.

Hvitevarer og elektronikk

Mange moderne hvitevarer og apparater vi bruker til daglig, starter som CNC-maskinerte prototyper. Denne tilnærmingen gjør det mulig å skape prototyper av apparater, kabinetter, og til og med fungerende prototyper av forbrukerelektronikk.

Konklusjon

CNC-maskinering av prototyper er en innovativ kraft i produktutviklingsprosessen. Den fremskynder designprosessen og fremmer innovasjon ved å tilby ekstraordinær presisjon, materialvariasjon og muligheten til å bygge funksjonelle prototyper. Den CNC-maskineringens fremtid er veldig lys. I fremtiden vil CNC-maskinering fortsette å utvikle seg. Avansert CNC-teknologi gir mulighet til å kombinere integrasjon av additiv produksjon med enda mer automatisering og perfeksjon.