En omfattende guide til prototyper CNC Bearbejdning

Prototype cnc-bearbejdning er et værdifuldt valg til at producere små mængder af prototyper til store mængder hurtigt sammenlignet med de andre metoder. Flere slags prototyper kan simpelthen fremstilles ved hjælp af CNC-prototypebearbejdning. Udseendeprototyper, som det er tilfældet med biler, giver visuelle fingerpeg om den endelige dels udseende og opførsel. Funktionelle prototyper har derimod brug for mere præcision, og de understreger derfor produktets struktur og stabilitet.

Artiklen fortæller om CNC-bearbejdede prototyper samt deres fordele og ulemper. Desuden vil den fremhæve de vigtigste aspekter, herunder;

Hvad er en prototype? CNC Bearbejdning?

Cnc-bearbejdning af prototyper er en subtraktiv fremstillingsproces til præcis produktion af prototypekomponenter, der kan bruges til forskellige formål. Disse prototypekomponenter anvendes til test- og designfaser for delfunktionaliteter. Derudover er de primære formål med sådanne tests at identificere visuelle elementer, markedsføring eller fundraising. Grundlæggende producerer cnc-prototypebearbejdning prøver af et produkt eller en maskine, der, hvis de godkendes, vil fortsætte til stadierne med færdiggørelse af design, fremstilling og salg.

CNC's alsidighed gør det muligt at fremstille prototyper af forskellige materialer som f.eks. økonomisk plast til højstyrkemetaller for at skabe prototyper.

Hvorfor er CNC-bearbejdning en værdifuld proces?

CNC-bearbejdning er en enestående mulighed for at fremstille prototyper af detaljerede dele. For det første giver den høj præcision, nøjagtighed og dimensionsstabilitet til dele på grund af dens computerstyrede kontrol, der nøje overvåger arbejdsemnets og skæreværktøjets bevægelse. Denne grad af kontrol garanterer, at den prototype, der produceres, er nøjagtig den samme som designet. Sideløbende med dette er den hurtige bearbejdning af prototyper bemærkelsesværdig hurtig og hjælper med at replikere komplicerede mønstre prototyper ned til tolerancer på op til +/- 0,005x. Omvendt er processer som sprøjtestøbning, smedning eller 3d-printning, som ofte tager måneder at opfylde kravene til snævre tolerancer og forme. Derfor giver avancerede CNC-maskiner dig mulighed for at lave prototyper umiddelbart efter, at CAD-modellen er konverteret til CAM-filer eller g-koder.

Typer af CNC-maskiner, der bruges til prototyper:

Der er forskellige bearbejdningsmetoder, der bruges til at forme funktionelle prototyper og slutprodukter.

CNC-drejning af prototyper:

CNC-drejning ved hjælp af en roterende maskine kaldet drejebænke til fremstilling af cnc-prototyper af afrundede eller symmetriske komponenter. Processen er en kombination af materialet, der drejes hurtigt, og et skæreværktøj i henhold til en programmeret kode for at forme dele eller produkter af høj kvalitet med nøjagtige specifikationer. Drejebænkene anses for at være ideelle maskiner til prototyper med runde midtersektioner på grund af deres specialisering i runde komponenter.

CNC-fræsningsprototype:

Til komplicerede prototyper kan der være brug for en CNC-maskine med op til fem akser, cnc-fræsning er troværdigt. De ekstra akser er dem, der gør det muligt at få en mere præcis skæring og dermed skabe de komplicerede dele, men omkostningerne er højere. Ved CNC-fræsning af prototyper skærer det computerstyrede værktøjshoved den endelige prototype ud af den store materialeblok. Startblokken er grundlaget for hele bearbejdningsprocessen.

CNC-fræsere

CNC-routeren er den bedste måde at lave en prototype på, fordi den giver dig mulighed for at lave designet af produktet, præcis som du vil have det. CNC-routere er som CNC-fræsere og -maskiner, men de er billigere, og de har et gantry-system, som gør arbejdsområdet større end maskinens størrelse. Ikke desto mindre begrænser dette layout deres kompleksitet. Overfræsere er den bedste løsning til at arbejde med materialer som træ, plast og bløde metaller som aluminium. De bruges normalt af industrielle maskinarbejdere og små hobbyvirksomheder til at replikere nøjagtige designprodukter.

Normalt bruges 3-aksede eller 2-aksede fræsere i vid udstrækning til indviklede designs. Blandt disse bruges 2-dimensionelle fræsere til enklere geometriske komponenter, mens 3-dimensionelle dele fremstilles ved hjælp af 3-dimensionelle komponenter. Ikke desto mindre kan de ikke være lige så præcise som CNC-fræsere. Fordi processen med at skabe eller dreje detaljerede CNC-filer baseret på værktøjet og maskinen kræver mange færdigheder eller dygtige fagfolk.

CNC-laserskærer

CNC-laserskæreren er en teknik, der anvender en højenergi-laserstråle til at forme et prototypeprodukt, som derefter testes og forbedres, indtil det endelige produkt er lavet.

De laserskærere, der er stærke nok til at blive brugt af små virksomheder, kan håndtere metaller som aluminium samt robust plast som akryl, tekstiler, kompositter og træ til CNC-bearbejdning af prototyper. Deres fleksibilitet er grunden til, at de er de mest populære blandt de små virksomheder, der ønsker at lave en masse prototyper uden at overskride deres budget.

Ikke desto mindre kan laserskærere give "brændemærker" på overfladen af prototypedelen på grund af den varme, der genereres under skæreprocessen. Derudover er designkompleksiteten normalt begrænset, da disse CNC-skærere for det meste kan bruge flere akser præcist til produktudvikling.

CNC-bearbejdning betragtes som en ideel proces, der anvendes inden for forskellige produktionsområder. Den hjælper med at forme meget detaljerede og komplekse dele med exceptionel dimensionsstabilitet og høj grad af præcision. I de fleste brancher er en fungerende prototype eller endda en version, der viser produktets funktionalitet, det vigtigste.

Til funktionelle prototyper, der kræver stor styrke, mekanisk stabilitet og specifikke egenskaber, som additive metoder ikke kan levere, er bearbejdet værktøj derimod normalt det rigtige valg.

Anvendelser af CNC-bearbejdning af præcisionsprototyper

Lad os diskutere forskellige industrier, der bruger præcisionsbearbejdning af prototyper til at forme letvægtskomponenter til test og validering af design, før de igangsætter deres delproduktionsprojekter i større skala. Her er nogle af de mest almindelige industrier, der bruger CNC-bearbejdning som en primær kilde til at fremstille dele eller produkter af streng standardkvalitet med nøjagtige specifikationer.

Medicinsk industri

Inden for det medicinske område er CNC-bearbejdning den mest afgørende faktor, der gør prototypeprocessen hurtigere. For eksempel har medicinalvirksomheder normalt brug for prototyper til at demonstrere produktets funktion før den endelige produktion. Præcision og nøjagtighed er de vigtigste faktorer, især inden for medicinsk udstyr, og CNC-bearbejdning sikrer, at prototyperne er nøjagtige kopier af det endelige produkt og kan fungere perfekt i deres tilsigtede funktioner. Nogle eksempler på medicinsk udstyr er ortoser, sikre kabinetter, implantater, MRI-maskiner, forskningsudstyr og så videre.

Militær- og forsvarsindustrien

Den hurtige prototyping af CNC-bearbejdningstjenester er hovedårsagen til, at de er meget vigtige i forsvarssektoren, da de komplicerede mekanismer, der er nødvendige for ammunitionen og militærkøretøjerne, er de vigtigste faktorer.

Prototyper er de vigtigste komponenter i garantien for, at disse mekanismer fungerer korrekt, og derfor er CNC-prototypebearbejdning den mest foretrukne metode. Produkter eller genstande som flykomponenter, transport- og kommunikationssystemer, ammunition og forskelligt udstyr er eksempler på produkter, der fremstilles ved hjælp af CNC-bearbejdning i denne branche.

Luft- og rumfartsindustrien

Luft- og rumfartsindustrien er meget følsom over for præcision, da selv de mindste unøjagtigheder kan medføre øget luftmodstand eller slid på flyets komponenter. Derfor har industrien brug for prototyper for at sikre sig, at de er perfekte og fejlfri, før de går i produktion. Prototyper er en proces, hvor komponenterne testes i kontrollerede miljøer, og man er sikker på, at de er egnede til brug i den virkelige verden.

CNC-bearbejdning af prototyper er en afgørende del af fremstillingen af mange komponenter til denne industri, f.eks. landingsstelporte, bøsninger, manifolder og vingeprofiler. Den udbredte anvendelse af computerstyret (CNC) bearbejdning i luft- og rumfartsindustrien skal undersøges.

Bilindustrien

Bilproducenter og OEM-producenter bruger altid hurtig prototyping til at gentage nye designs og æstetiske forbedringer. Derfor er der behov for produktion af prototyper til test før masseproduktion. Disse prototyper underkastes strenge test for at sikre, at de fungerer korrekt, og at de passer, testes og fungerer korrekt, før produktionen i fuld skala begynder.

Prototype cnc-bearbejdningsprocessen er nøglefaktoren i produktionen af nøjagtige bilprototyper, som er designet i henhold til de givne specifikationer. Desuden kan CNC-prototyper også bruges til at producere dele til forskellige køretøjer, f.eks. fragtbåde, leveringskøretøjer osv.

Fordele ved hurtig prototypebearbejdning

Lad os diskutere fordelene ved hurtig prototypebearbejdning.

Omkostningseffektivt:

CNC-bearbejdning er en billig løsning, når du skal producere nogle få prototyper. I modsætning til sprøjtestøbning, hvor det tager flere måneder at forberede formen og justere tolerancerne, kan CNC-bearbejdning af prototyper starte inden for få uger efter, at tegninger og tolerancer er færdiggjort.

Høj tolerance:

En stor fordel ved at fremskynde produktionen af prototyper er de høje toleranceområder, der er mulige med CNC-bearbejdning. Tværtimod adskiller CNC-bearbejdning sig fra 3D-printning ved at skabe detaljerede prototyper, der er meget tæt på det endelige produkt. Det er især nyttigt til struktur- og funktionstest.

Bearbejdning af prototyper

I de fleste tilfælde er prototypen den sidste proces i produktionen. Desuden hjælper prototypen med tidligt at identificere produktets problemer eller fejl, og den fremskynder også produktionen, fordi de fleste komponenter allerede er forberedt på dette stadie.

Produktion i lav volumen

Selv om hurtig prototyping normalt forbindes med prototyping, er det også en stor succes i forbindelse med lavvolumenproduktion. Metoder som sprøjtestøbning, vakuumstøbning og endda 3D-printning producerer produkter af høj kvalitet, der effektivt kan tilfredsstille den oprindelige efterspørgsel på markedet.

Hvad er begrænsningerne ved CNC-bearbejdning af prototyper?

Lad os diskutere nogle af ulemperne ved hurtig prototyping-bearbejdning.

Dyrere end 3D-printning:

CNC-prototypebearbejdning er dyrere end 3D-printning for små nystartede virksomheder på grund af de høje krav til menneskelig overvågning og strømforsyning. Desuden er de råmaterialer, der bruges til CNC-prototyper, normalt dyrere end de materialer, der bruges til 3D-print, såsom PLA.

Denne omkostningsforskel er en væsentlig årsag til, at ingeniører leder efter andre prototypeteknikker, selv om de har tænkt sig at bruge bearbejdning til de endelige dele. Selvom udviklingen er en ressourcekrævende proces, forsøger virksomheder normalt at reducere omkostningerne i de tidlige prototypestadier.

Miljømæssigt uvenlig:

CNC-bearbejdning, som er en subtraktiv proces, producerer en masse affald, mens materialefjernelse har en tendens til at medføre højere omkostninger på produktudviklingsbudgettet. Affaldet består hovedsageligt af metal- eller plastspåner, som ikke kan genbruges og derfor skal smides væk. Denne faktor er ansvarlig for CNC-bearbejdningsprocessens uvenlighed over for miljøet.

Konventionel vs. Hurtig prototyping: De vigtigste forskelle

Traditionelt fulgte produktudviklingsprototyper disse trin:

1. Processen med at designe et produkt ved hjælp af solid modeling-software for at skabe en 3D CAD-model og 2D-tegninger. Denne proces tager normalt dage eller uger at gennemføre.
2. Indhentning af tilbud fra forskellige producenter for at producere de nødvendige dele med nøjagtige specifikationer.
3. Det tager normalt lang tid, fra dage til endda måneder, før man får den bearbejdede prototype.

De konventionelle prototypeteknikker, som f.eks. sandstøbning, indebærer desuden brug af håndlavede modeller af ler, træ, tråd eller tape til fremstilling af delene. Derfor er det typisk en tidskrævende proces med hurtig prototyping. Med præcisionsbearbejdning af prototyper som CNC-bearbejdning, 3D-printning og hurtig prototyping kan ingeniører i dag skabe funktionelle prototyper hurtigere og mere effektivt end med konventionelle teknikker.

Opsummering

CNC-prototypebearbejdning er en unik metode til at lave prototyper, som er kendetegnet ved sin hurtige ekspeditions- og cyklustid til fremstilling af produkter med forskellige specifikationer. Dermed er den mest effektiv sammenlignet med andre alternativer som 3D-print. Desuden producerer CNC-bearbejdning prototyper, der er mere lig det faktiske produkt.

Derudover er brugen af den vital og så udbredt på tværs af fremstillingsindustrier, herunder bilindustrien, rumfart og forbrugerelektronik, fordi den giver højtydende indvendige og udvendige dele ved at opfylde detaljerede funktioner og nøjagtige deletolerancer som minimum helt ned til +/- 0,005. Det anbefales, at du rådfører dig med branchefolk, før du starter dit prototype cnc-bearbejdningsprojekt, for at få optimale resultater i dine projekter. Så kontakt os for at finde ud af, om CNC-bearbejdede prototyper er det bedste for dit projekt.