Vad är CNC-bearbetning av prototyper?

Prototypbearbetning ger produktutveckling idéer till verklighet. Här används datorstyrda enheter, t.ex. CNC-maskiner, för att skapa verkliga modeller eller prototyper av en design.

Se det som att konvertera en datorritning till en faktisk produkt, precis som 3D-utskrifter men med många betydande fördelar:

• Snabb prototyptillverkning: Skapa prototyper snabbare än med manuellt hantverk eller andra standardmetoder.
• Större noggrannhet: Prototypbearbetning ger exakta mätningar och komplexa detaljer för prototyper med strikta toleranser. Prototypbearbetning garanterar att dessa specifikationer är korrekta.
• Förbättrat materialval: Använd olika material som plast och metaller (stål, aluminium) för att garantera att resultatet blir lämpligt. Detta gör att du kan testa passform och livslängd genom att göra en prototyp av ett mobilskal av samma plast som den färdiga designen.
• Praktiska prototyper: 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.

CNC-delar för prototyptillverkning: Material, konstruktionstid och beräknad kostnad

Material	Konstruktionstid (timmar)	Uppskattad kostnadsintervall
Aluminium (6061)	2-4	$50 – $200
Akryl	1-3	$30 – $150
Mässing	3-5	$100 – $300
Rostfritt stål (304)	4-6	$150 – $400
ABS-plast	1-2	$20 – $100
Polykarbonat (PC)	2-3	$30 – $150
Polypropylen (PP)	1-2	$25 – $125
Polyeten med hög densitet (HDPE)	1-2	$20 – $100

Maskinbearbetning av prototyper hjälper dig att skapa och testa en fysisk kopia av designidén snabbt, exakt och med lämpliga material. Detta garanterar en lyckad slutprodukt och påskyndar produktutveckling process.

I den här artikeln beskrivs fem metoder för snabb prototypframtagning som rekommenderas för olika tillämpningar. Vilken betydelse har prototyper för utvärdering av design, testning och produktionsprocesser? Här nämns olika användningsområden för prototyper, till exempel proof-of-concept, crowdfunding-kampanjer och broar till total produktion.

Topp 5 metoder för snabb prototyptillverkning

CNC-bearbetning

CNC-bearbetning är lämplig för projekt som kräver mekaniska solida delar med exakta toleranser. Den kan arbeta med olika material och erbjuder snabba behandlingstider. Den kanske dock inte är idealisk för konstruktioner med tunna väggar eller djupa håligheter.

Vakuumgjutning av polyuretan (VC):

Denna metod använder en silikongummiform och gjutharts för att skapa plastdelar av nära produktionskvalitet. Den erbjuder mångsidighet i materialegenskaper, ytbehandlingar och ihåliga former. Silikonformarna har dock en begränsad livslängd.

Stereolitografi (SLA):

Denna etablerade 3D-utskriftsmetod använder en UV-laser för att härda flytande harts till solida plastprototyper. Den ger en bra ytfinish och olika hartsalternativ, men kräver efterbearbetning och särskild lagring på grund av materialegenskaperna.

FDM (Fused Deposition Modeling):

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 av pulverbäddar:

Denna metod omfattar selektiv lasersintring (SLS) och Multi-Jet Fusion (MJF). Båda använder pulverformiga material för att bygga prototyper. De erbjuder självbärande delar, effektiv användning av byggvolymen och materialkostnadsbesparingar i SLS.

Prototypframtagning vid maskinbearbetning

Prototyp CNC-delar

CNC (Dator Numerisk Styrning) CNC-bearbetning är en modern tillverkningsmetod som revolutionerar produktutvecklingsverksamheten. I motsats till andra traditionella metoder som formar material manuellt kräver CNC-bearbetning datorernas förmåga att ge fantastisk precision och kontroll. CNC-bearbetning fungerar genom att extrahera material från ett fast block och forma det till den önskade slutliga formen. Detta sker med hjälp av fördefinierade instruktioner eller kodning. Tänk dig att en CNC-maskin fungerar som en skulptör med en mejsel; istället för att bara vara beroende av mänskliga färdigheter följer den en exakt digital plan.

Design

Processen börjar med en CAD-fil och ritningarna till din prototyp. Den ger exakta detaljer om den slutliga produktens mått, storlek och form.

Översättning av G-kod

 När du har din CAD-fil, G-kod översätter den till ett språk som CNC-maskinen kan förstå med hjälp av speciell programvara. G-kod är en uppsättning kodade instruktioner eller kommandon som instruerar maskinen att flytta sina skärverktyg och ta bort material från objektet. 

Följer vägen:

Verktygsbanor G-koden definierar den övergripande formen och den specifika bana som skärverktyget måste följa. Dessa banor är kända som verktygsstigar. De säkerställer att maskinen snabbt och effektivt tar ut material för att producera den slutliga geometrin.

Flera verktyg för flera uppgifter

Beroende på hur komplex din prototyp är finns det olika metoder inom detta CNC-bearbetningsområde. Två standardmetoder är följande:

CNC-fräsning

CNC-fräsning är en mångsidig metod. Denna metod avlägsnar material från ett fast arbetsstycke med hjälp av ett roterande skärverktyg. CNC-fräsning har många typer. Den vanligaste fräsningen är 3-axlig. Den 3-axliga tillåter rörelse längs X-, T- och Z-axlarna. Andra avancerade frästyper är 4- och 5-axliga. Dessa frästyper har utmärkta rotationsmöjligheter. De skapar mer komplexa och avancerade geometrier. Dessa är bäst för objekt med olika vinklar och krökta ytor.

CNC-svarvning är en välkänd metod för att skapa roterande element som axlar, cylindrar och kugghjul. Arbetsstycket snurrar som ett fast skärverktyg, som avlägsnar material för att få önskad form.

Dessa grundläggande begrepp gör det möjligt för CNC-bearbetning att upptäcka oändliga idéer för att producera mycket exakta och värdefulla prototyper. CNC-bearbetning av prototyper arbetar med olika verktyg och tekniker och förändrar produktutvecklingen helt.

Delar av en CNC-fräs

Även om CNC-bearbetning verkar vara högteknologisk, magisk konst, leder en bättre kunskap om dess grundläggande element till en tydligare bild. Nedan följer en översikt över de viktigaste bidragsgivarna i en CNC-fräs:

• Maskinkolonn och bas: Den machine’s base and column har samma funktion som en robust arbetsbänk. De ger exakta och smidiga rörelser och en stark grund för bearbetningen.
• Spindel och skärverktyg: Tänk på spindeln, en höghastighetsmotor som stöder skärverktyget. Tillsammans skapar dessa dynamiska krafter den form som behövs i arbetsstycket. Skärverktyget avlägsnar material medan spindeln roterar det i höga hastigheter.
• NC-kontrollenhet: Styrenheten styr axlarnas och spindelns rotation genom att läsa G-kodsinstruktionerna, en digital ritning. Den fungerar som ledare för hela maskinbearbetningsprocessen.
• X-, Y-, Z-axlar (3-axlig fräsning): Dessa tre linjära axlar (X-axeln för rörelse från vänster till höger, Y-axeln för rörelse framifrån och bakåt och Z-axeln för rörelse upp och ner). De möjliggör en perfekt rörelse av skärverktyget. På ett enkelt språk ställer de in skärverktyg precisely where it’s supposed to be to remove material.
• Arbetsbord och fixturer: Arbetsbordet håller fast arbetsstycket på ett säkert sätt under bearbetningen. Se det som en klämma som säkrar ditt projekt. Fixturer är också användbara verktyg för att stödja komplicerade delar så att de förblir stabila under bearbetningsprocessen.

Vad gör CNC-bearbetning av prototyper till det bästa alternativet?

Varje beslut är viktigt i tillverkningen. CNC-bearbetning av prototyper är unik i prototypprocessen på grund av dess många fördelar.

Varför kan CNC-bearbetning av prototyper vara det bästa valet för ditt jobb? Det finns många fördelarna med CNC-bearbetning av prototyper. Några av dem anges nedan.

Tillförlitlighet i precision

CNC-bearbetning är enastående för sin förmåga att skapa produkter med exakta mått. Detta är särskilt nödvändigt för prototyper som kräver exakta toleranser. CNC-bearbetning av prototyper säkerställer att prototypen uppfyller de särskilda behoven hos den färdiga produkten.

Till exempel kan en prototyp av en ny motordel få problem med prestandan om det finns ens små dimensionstoleranser. Prototyp CNC-bearbetning säkerställer precisionsbearbetning och hög noggrannhet för perfekt prestanda.

Val av material

CNC-bearbetning erbjuder enastående materialvariation jämfört med prototyptillverkningsprocesser som är begränsade till vissa material. Den kan användas med olika material, t.ex. kompositmaterial, olika plaster (inklusive ABS och nylon) och metaller (t.ex. stål, aluminium och rostfritt stål). Det gör att du kan tillverka prototyper med materialegenskaper som nästan matchar slutprodukten.

Tänk på att tillverka ett nytt mobilskal. CNC-bearbetning gör att du kan arbeta med samma plast som slutprodukten, vilket gör det möjligt att jämföra dess styrka och känsla mer exakt.

Prototyper i den verkliga världen

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 testning av tillverkningsbarhet 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.

Förbättrad effektivitet

Produktutveckling är en tidskrävande aktivitet. CNC-bearbetning utmärker sig med snabba omloppstider. Jämfört med traditionella metoder som gjutning eller hantverk producerar den prototyper snabbt, vilket möjliggör en snabb cykel av designförändringar.

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.

Vill du förbättra dina möjligheter att iteration av design enligt dina specifika krav? Du behöver uppdatera din CAD-fil. CNC-maskinen tar snabbt fram en ny prototyp som uppfyller dina specifikationer. Denna mångsidighet hos CNC-bearbetning möjliggör analys av olika val och påskyndar designprocessen. 

Tillämpningar av CNC-bearbetning av prototyper 

Mångsidigheten hos CNC-bearbetning av prototyper stöder många industrier. Det hjälper dem också att förverkliga sina idéer med stor noggrannhet och funktionalitet. 

Nedan följer de vanligaste tillämpningar av CNC-bearbetning:

Flyg- och rymdindustrin samt försvar

CNC-bearbetning ger möjlighet till utveckling inom det utmanande området för flyg, rymd och försvar. Det är nödvändigt för att producera komplexa och exakta försvarsprototyper för rymdskepp, flygplan och viktig militär utrustning. Föreställ dig en ny prototyp av en komponent till en raketmotor. CNC-bearbetning säkerställer exakta detaljer och toleranser som krävs för maximal prestanda och säkerhet.

Fordon och transport

CNC-bearbetning av prototyper är nödvändigt för fordons- och transportindustrin, som tar idéer från idé till trafiksäker verklighet. Den producerar prototyper för automatisering för karossdelar och motordelar som kolvar och växlar. Det gör det också möjligt för ingenjörerna att testa form, funktion och passform innan massproduktionen påbörjas.

Medicinsk utrustning

Precision är viktigt inom medicinsk utveckling. CNC-bearbetning är till hjälp när man skapar mycket exakta och säkra prototyper för medicintekniska produkter för kirurgisk utrustning och anordningar. Tänk till exempel på en ny prototyp till en kirurgisk borr. CNC-bearbetning garanterar exakta mått och en perfekt yta för känsliga medicinska ingrepp.

Hushållsapparater och elektronik

Många moderna hushållsapparater och enheter som vi använder dagligen börjar som CNC-bearbetade prototyper. Detta tillvägagångssätt möjliggör skapandet av prototyper av apparater, kapslingar och till och med fungerande prototyper för konsumentelektronik.

Slutsats

CNC-bearbetning av prototyper är en innovativ kraft i produktutvecklingsprocessen. Den påskyndar designprocessen och främjar innovation genom att ge extraordinär precision, materialvariation och möjlighet att bygga funktionella prototyper. Den framtiden för CNC-bearbetning är mycket ljus. I framtiden kommer CNC-bearbetning att fortsätta utvecklas. Avancerad CNC-teknik ger möjlighet att kombinera integration av additiv tillverkning med ännu mer automatisering och perfektion.