Komplexní průvodce prototypem CNC Obrábění

Prototypové CNC obrábění je ve srovnání s ostatními metodami cennou volbou pro rychlou výrobu malých množství prototypů až po velké objemy. Pomocí CNC obrábění prototypů lze jednoduše vyrobit několik druhů prototypů. Vzhledové prototypy, jako jsou případy automobilů, nabízejí vizuální vodítka o vzhledu a chování finálního dílu. Naopak funkční prototypy vyžadují větší přesnost, kladou tedy důraz na strukturu a stabilitu výrobku.

V článku jsou popsány prototypy obráběné na CNC strojích a jejich výhody a nevýhody. Kromě toho zdůrazňuje klíčové aspekty, včetně;

Co je prototyp CNC Obrábění?

CNC obrábění prototypů je subtraktivní výrobní proces pro přesnou výrobu prototypových součástí, které lze využít k různým účelům. Tyto prototypové součásti se používají pro testování a fáze návrhu funkčnosti dílů. Kromě toho jsou primárním účelem těchto testů pro identifikaci vizuální stránky, marketing nebo získávání finančních prostředků. V podstatě se při obrábění prototypů cnc vyrábějí vzorky výrobku nebo stroje, které v případě schválení budou pokračovat do fází finalizace návrhu, výroby a prodeje.

Všestrannost CNC umožňuje vyrábět prototypy z různých materiálů, jako jsou úsporné plasty nebo kovy s vysokou pevností, a vytvářet tak prototypy.

Proč je CNC obrábění cenný proces?

CNC obrábění je výjimečnou možností pro výrobu prototypů detailních dílů. Zaprvé poskytuje vysokou přesnost, preciznost a rozměrovou stabilitu dílů díky počítačovému řízení, které přísně dohlíží na pohyb obrobku a řezného nástroje. Tento stupeň kontroly zaručuje, že vyrobený prototyp bude přesně odpovídat návrhu. Vedle toho je rychlé obrábění prototypů mimořádně rychlé a pomáhá replikovat prototypy složitých vzorů s tolerancí až +/- 0,005x. Naproti tomu procesy, jako je vstřikování, , a kování nebo 3d tisk, které často trvají měsíce, než splní požadavky na přísné tolerance, a formy. Moderní CNC stroje tak umožňují prototypování ihned po převedení CAD modelu do CAM souborů nebo g-kódů.

Typy CNC strojů používaných pro výrobu prototypů:

Pro tvarování funkčních prototypů a výrobků pro konečné použití se používají různé přístupy obrábění.

Soustružení CNC prototypů:

CNC soustružení na rotačních strojích zvaných soustruhy pro tvorbu cnc prototypů zaoblených nebo symetrických součástí. Tento proces je kombinací rychle se otáčejícího materiálu a řezného nástroje podle naprogramovaného kódu, který vytvaruje vysoce kvalitní díly nebo výrobky s přesnou specifikací. Soustruhy jsou považovány za ideální stroje pro prototypy s kulatým středovým průřezem, protože se specializují na kulaté součásti.

CNC frézování prototypu:

Pro složité prototypy může být zapotřebí CNC stroj, který má až pět os, cnc frézování je důvěryhodné. Právě osy navíc umožňují přesnější řezání, a tím i tvorbu složitých dílů, ale náklady jsou vyšší. Při operacích CNC frézování prototypů vyřeže počítačem řízená nástrojová hlava z velkého bloku materiálu finální prototyp. Výchozí blok je základem pro celý proces obrábění.

CNC frézy

CNC fréza je nejlepším způsobem tvorby prototypů, protože umožňuje vytvořit design výrobku přesně podle vašich představ. CNC frézy jsou podobné CNC frézám a strojům, ale jsou cenově dostupnější a mají portálový systém, díky němuž je pracovní plocha větší než velikost stroje. Nicméně toto uspořádání omezuje jejich složitost. Frézy jsou nejlepší volbou pro práci s materiály, jako je dřevo, plast a měkké kovy, například hliník. Obvykle si je osvojují průmysloví obráběči a malí podnikatelští hobbyisté pro replikování výrobků s přesnými konstrukčními prvky.

Pro složité konstrukce se obvykle používají tříosé nebo dvouosé frézy. Z nich se 2-osé frézy používají pro jednodušší geometrické součásti, zatímco 3-rozměrné součásti se vyrábějí pomocí 3-rozměrných komponent. Přesto nemohou být tak přesné jako CNC frézky. Protože proces vytváření nebo soustružení podrobných CNC souborů na základě nástroje a stroje získává mnoho dovedností nebo kvalifikovaných odborníků.

Laserový řezací stroj CNC

Laserová řezačka CNC je technika, která využívá laserový paprsek s vysokou energií k tvarování prototypu výrobku, který je následně testován a vylepšován, dokud není vyroben finální výrobek.

Laserové řezačky, které jsou dostatečně silné, aby je mohly používat i malé firmy, si poradí s kovy, jako je hliník, a také s odolnými plasty, jako je akryl, textil, kompozity a dřevo pro obrábění prototypů CNC. Jejich flexibilita je důvodem, proč jsou nejoblíbenější mezi malými firmami, které chtějí vyrobit velké množství prototypů, aniž by překročily svůj rozpočet.

Nicméně laserové řezačky mohou na povrchu prototypu vytvořit "spálené stopy" kvůli teplu vznikajícímu během řezání. Kromě toho je obvykle omezena složitost konstrukce, protože většinou tyto CNC frézy mohou pro vývoj výrobku přesně využívat více os.

CNC obrábění je považováno za ideální proces používaný v různých výrobních oborech. Pomáhá vytvářet vysoce detailní a složité díly s výjimečnou rozměrovou stabilitou a vysokým stupněm přesnosti. Ve většině průmyslových odvětví je nejdůležitější funkční prototyp, nebo dokonce verze, která ukazuje funkčnost výrobku.

Naopak pro funkční prototypy, které vyžadují pevnost, mechanickou stabilitu a specifické vlastnosti, které aditivní metody nemohou poskytnout, se obvykle volí obráběné nástroje.

Aplikace přesného prototypového CNC obrábění

Probereme různá průmyslová odvětví, která používají přesné prototypové obrábění pro tvarování lehkých součástí pro testování a ověřování návrhů před zahájením projektů výroby dílů ve větším měřítku. Zde jsou uvedena některá z nejběžnějších průmyslových odvětví, která používají CNC obrábění jako primární zdroj pro výrobu dílů nebo výrobků s přísnou standardní kvalitou a přesnou specifikací.

Zdravotnický průmysl

Ve zdravotnictví je CNC obrábění nejdůležitějším faktorem, který urychluje proces výroby prototypů. Například farmaceutické společnosti obvykle potřebují prototypy k předvedení funkčnosti výrobku před jeho finální výrobou. Přesnost a preciznost jsou nejdůležitějšími faktory, zejména u zdravotnických prostředků, a CNC obrábění zajišťuje, že prototypy jsou přesnými kopiemi finálního výrobku a mohou dokonale fungovat ve svých zamýšlených funkcích. Některé příklady ze zdravotnického průmyslu jsou: ortotické pomůcky, bezpečné skříně, implantáty, přístroje pro magnetickou rezonanci, výzkumná zařízení atd.

Vojenský a obranný průmysl

Služby rychlého prototypování CNC obrábění jsou hlavním důvodem, proč jsou v obranném sektoru velmi důležité, protože komplikované mechanismy, které jsou potřebné pro munici a vojenská vozidla, jsou hlavními faktory.

Prototypy jsou hlavní součástí záruky, že tyto mechanismy fungují správně, a proto je CNC obrábění prototypů nejpreferovanější metodou. Výrobky nebo předměty, jako jsou součásti letadel, dopravní a komunikační systémy, munice a různá zařízení, jsou příklady produktů, které se v tomto odvětví vyrábějí CNC obráběním.

Letecký a kosmický průmysl

Letecký průmysl je velmi citlivý na přesnost, protože i sebemenší nepřesnost může způsobit zvýšení odporu vzduchu nebo opotřebení součástí letadla. Proto průmysl potřebuje mít prototypy, aby se ujistil, že jsou dokonalé a bezchybné, než se dostanou do výroby. Prototypování je proces testování součástí v kontrolovaném prostředí, při kterém je jisté, že jsou vhodné pro reálné použití.

CNC obrábění prototypů je důležitou součástí výroby mnoha součástí pro tento průmysl, jako jsou například porty podvozku, pouzdra, rozdělovače a aerodynamické kryty. Je třeba prozkoumat široké uplatnění počítačem řízeného obrábění (CNC) v leteckém průmyslu.

Automobilový průmysl

Výrobci automobilů a výrobci OEM vždy praktikují rychlou výrobu prototypů pro iteraci nových návrhů a estetických vylepšení. Proto je potřeba vyrábět prototypy pro testování před sériovou výrobou. Tyto prototypy jsou podrobeny přísným zkouškám, aby se zajistilo, že fungují správně a že jsou správně uchyceny, otestovány a funkční před zahájením výroby v plném rozsahu.

Proces CNC obrábění prototypů je klíčovým faktorem při výrobě přesných prototypů automobilů, které jsou navrženy podle zadaných specifikací. Kromě toho lze CNC prototypování využít také k výrobě dílů pro různá vozidla, jako jsou nákladní čluny, dodávková vozidla atd.

Výhody rychlého obrábění prototypů

Probereme si výhody rychlého obrábění prototypů.

Nákladově efektivní:

CNC obrábění je levnou možností, pokud potřebujete vyrobit několik prototypů. Na rozdíl od vstřikování, které trvá několik měsíců, než se forma připraví a upraví se tolerance, obrábění prototypů na CNC může začít během několika týdnů od dokončení výkresů a tolerancí.

Vysoká tolerance:

Hlavní výhodou urychlení výroby prototypů je vysoký rozsah tolerancí, který je možný při obrábění CNC. Naopak CNC obrábění se od 3D tisku liší tím, že vytváří detailní prototypy, které jsou velmi blízké finálnímu výrobku. To je užitečné zejména pro konstrukční a funkční testování.

Obrábění prototypů

Ve většině případů je prototyp posledním výrobním procesem. Kromě toho prototyp pomáhá včas identifikovat problémy nebo nedostatky výrobku a také urychluje výrobu tím, že většina komponent je již v této fázi připravena.

Nízkoobjemová výroba

Ačkoli je rapid prototyping obvykle spojován s výrobou prototypů, je velmi úspěšný i pro malosériovou výrobu. Metody, jako je vstřikování, vakuové lití, a dokonce i 3D tisk, produkují výrobky vysoké kvality, které mohou efektivně uspokojit počáteční poptávku trhu.

Jaká jsou omezení CNC obrábění prototypů?

Probereme si některé nevýhody rychlého obrábění prototypů.

Dražší než 3D tisk:

Obrábění prototypů na CNC je pro malé začínající firmy dražší než 3D tisk, protože je náročné na lidský dohled a napájení. Kromě toho jsou suroviny používané při CNC prototypování obvykle dražší než materiály používané při 3D tisku, například PLA.

Tento rozdíl v nákladech je hlavním důvodem, proč konstruktéři hledají jiné techniky výroby prototypů, i když mají v úmyslu použít obrábění pro finální díly. Přestože vývoj je proces náročný na zdroje, společnosti se obvykle snaží snížit náklady v raných fázích prototypování.

Nepříznivé pro životní prostředí:

CNC obrábění, které je subtraktivním procesem, produkuje velké množství odpadu, zatímco odebírání materiálu má tendenci přinášet vyšší náklady do rozpočtu na vývoj výrobku. Tento odpad tvoří především odštípnuté kovy nebo plasty, které nelze znovu použít, a proto se musí vyhodit. Tento faktor je příčinou nešetrnosti procesu CNC obrábění k životnímu prostředí.

Konvenční vs. Rapid Prototyping: Klíčové rozdíly

Vývoj prototypů produktů probíhal tradičně v těchto krocích:

1. Proces navrhování výrobku pomocí softwaru pro modelování těles s cílem vytvořit 3D model CAD a 2D výkresy. Tento proces obvykle trvá několik dní nebo týdnů.
2. Získání nabídek od různých výrobců na výrobu potřebných dílů s přesnou specifikací.
3. Obvykle trvá dlouho, od několika dnů až po měsíce, než dostanete obráběný prototyp.

Konvenční techniky prototypování, jako je odlévání do písku, navíc zahrnují použití ručně vyrobených modelů z hlíny, dřeva, drátu nebo pásky k výrobě dílů. Proto se obvykle jedná o časově náročný proces rychlé výroby prototypů. Díky přesnému obrábění prototypů, jako je CNC obrábění, 3D tisk a rychlé prototypování, mohou dnes konstruktéři vytvářet funkční prototypy rychleji a efektivněji než konvenční techniky.

Shrnutí

CNC obrábění prototypů je jedinečná metoda výroby. prototypy, která se vyznačuje rychlým obratem a dobou cyklu pro výrobu výrobků různých specifikací. Je tedy nejefektivnější ve srovnání s jinými alternativami, jako je 3D tisk. Kromě toho CNC obrábění vytváří prototypy, které se více podobají skutečnému výrobku.

Kromě toho je jeho použití velmi důležité a rozšířené ve výrobních odvětvích, včetně automobilového, leteckého a spotřební elektroniky, protože poskytuje vysoce výkonné díly od interiéru po exteriér díky splnění detailních funkcí a přesných tolerancí dílů až do +/- 0,005. Před zahájením projektu obrábění prototypů na CNC se doporučuje konzultovat s odborníky z oboru, abyste dosáhli optimálních výsledků ve svých projektech. Obraťte se tedy na nás a zjistěte, zda jsou CNC obráběné prototypy pro váš projekt to nejlepší.