En omfattende guide til prototyper CNC Maskinering

Prototype cnc-maskinering er et verdifullt valg for å produsere små mengder prototyper til store volumer raskt sammenlignet med andre metoder. Flere typer prototyper kan enkelt lages ved hjelp av CNC-prototypbearbeiding. Utseendeprototyper, som for eksempel bilprototyper, gir visuelle ledetråder om den endelige delens utseende og oppførsel. Funksjonelle prototyper krever derimot mer presisjon, og de legger derfor vekt på produktets struktur og stabilitet.

Artikkelen demonstrerer om CNC-maskinerte prototyper, samt fordelene og ulempene med dem. Videre vil den fremheve de viktigste aspektene, inkludert;

Hva er Prototype CNC Maskinering?

Prototyp cnc-bearbeiding er en subtraktiv produksjonsprosess for nøyaktig produksjon av prototypkomponenter som kan brukes til forskjellige formål. Disse prototypekomponentene brukes til testing og designfaser for delfunksjonaliteter. I tillegg er de primære formålene med slike tester for å identifisere visuals, markedsføring eller fundraising. I utgangspunktet produserer cnc-prototypemaskinering prøvene av et produkt eller en maskin som, hvis godkjent, vil fortsette til stadiene av designfinalisering, produksjon og salg.

CNC-styringen gjør det mulig å lage prototyper av ulike materialer, fra økonomisk plast til høystyrkemetaller.

Hvorfor er CNC-maskinering en verdifull prosess?

CNC-maskinering er et eksepsjonelt alternativ for prototyping av detaljerte deler. For det første gir den høy presisjon, nøyaktighet og dimensjonsstabilitet til delene på grunn av de datastyrte kontrollene som strengt overvåker bevegelsene til arbeidsstykket og skjæreverktøyet. Denne graden av kontroll garanterer at prototypen som produseres, er nøyaktig den samme som designet. I tillegg er hurtigbearbeiding av prototyper bemerkelsesverdig rask, og gjør det mulig å gjenskape kompliserte prototypemønstre med toleranser på opptil +/- 0,005x. I motsetning til prosesser som sprøytestøping, smiing eller 3D-utskrift, som ofte tar flere måneder å oppfylle kravene til stramme toleranser og former. Med avanserte CNC-maskiner kan du derfor lage prototyper umiddelbart etter at CAD-modellen er konvertert til CAM-filer eller g-koder.

Typer CNC-maskiner som brukes til prototyping:

Det finnes ulike maskineringsmetoder som brukes til å forme funksjonelle prototyper og sluttprodukter.

CNC-dreining av prototyper:

CNC-dreining, ved hjelp av en roterende maskin som kalles dreiebenk, for å lage cnc-prototyper av avrundede eller symmetriske komponenter. Prosessen er en kombinasjon av materialet som spinnes raskt og et skjæreverktøy i henhold til programmert kode for å forme deler eller produkter av høy kvalitet med nøyaktige spesifikasjoner. Dreiebenkmaskinene anses som ideelle maskiner for prototyper med runde midtseksjoner på grunn av deres spesialisering i runde komponenter.

Prototype for CNC-fresing:

For kompliserte prototyper kan det være nødvendig med en CNC-maskin som har opptil fem akser, cnc-fresing er troverdig. De ekstra aksene er de som gjør det mulig å ha en mer nøyaktig skjæring, og dermed opprettelsen av de kompliserte delene, men kostnaden er høyere. Ved CNC-fresing av prototyper skjærer det datastyrte verktøyhodet ut den endelige prototypen fra den store materialblokken. Startblokken er grunnlaget for hele maskineringsprosessen.

CNC-fresere

CNC-ruteren er den beste måten å lage prototyper på, fordi den lar deg designe produktet nøyaktig slik du vil ha det. CNC-rutere er som CNC-freser og -maskiner, men de er rimeligere, og de har et gantry-system som gjør arbeidsområdet større enn maskinens størrelse. Denne utformingen begrenser likevel kompleksiteten. Freser er det beste alternativet for arbeid med materialer som tre, plast og myke metaller som aluminium. De brukes vanligvis av industrielle maskinister og småbedrifter for å replikere eksakte designprodukter.

Vanligvis brukes 3-aksede eller 2-aksede fresere mye til intrikate design. Blant disse brukes 2-dimensjonale fresere til enklere geometriske komponenter, mens 3-dimensjonale deler lages ved hjelp av 3-dimensjonale komponenter. Likevel kan de ikke være like presise som CNC-freser. Prosessen med å lage eller dreie detaljerte CNC-filer basert på verktøyet og maskinen krever nemlig mye dyktighet eller dyktige fagfolk.

CNC-laserskjærer

CNC-laserskjæreren er en teknikk som bruker en høyenergistråle med laserskjæring til å forme en prototyp, som deretter testes og forbedres til det endelige produktet er laget.

Laserskjærerne som er sterke nok til å brukes av små selskaper, kan håndtere metaller som aluminium, så vel som solid plast som akryl, tekstiler, kompositter og tre for CNC-maskinering av prototyper. Deres fleksibilitet er grunnen til at de er de mest populære blant de små firmaene som ønsker å lage mange prototyper uten å gå utover budsjettet.

Laserskjærere kan imidlertid forårsake "svimerker" på prototypens overflate på grunn av varmen som genereres under skjæreprosessen. I tillegg er designkompleksiteten vanligvis begrenset, ettersom disse CNC-maskinene for det meste kan bruke flere akser til produktutvikling.

CNC-maskinering anses som en ideell prosess som brukes innen ulike produksjonsområder. Den bidrar til å forme svært detaljerte og komplekse deler med eksepsjonell dimensjonsstabilitet og høy grad av presisjon. I de fleste bransjer er en fungerende prototype, eller til og med en versjon som viser produktets funksjonalitet, det aller viktigste.

For funksjonelle prototyper som krever streng styrke, mekanisk stabilitet og spesifikke egenskaper som additive metoder ikke kan gi, er maskinbearbeidede verktøy derimot vanligvis det beste valget.

Bruksområder for CNC-maskinering av presisjonsprototyper

La oss diskutere ulike bransjer som bruker presisjonsbearbeiding av prototyper til å forme lette komponenter for testing og validering av design før de setter i gang produksjonsprosjekter i større skala. Her er noen av de vanligste bransjene som bruker CNC-maskinering som en primær kilde til å produsere deler eller produkter med eksakte spesifikasjoner av streng standardkvalitet.

Medisinsk industri

Innenfor det medisinske feltet er CNC-maskinering den mest avgjørende faktoren som gjør prototypingsprosessen raskere. For eksempel trenger farmasøytiske selskaper vanligvis prototyper for å demonstrere hvordan produktet fungerer før den endelige produksjonen. Presisjon og nøyaktighet er de viktigste faktorene, spesielt når det gjelder medisinsk utstyr, og CNC-maskinering sikrer at prototypene er nøyaktige kopier av det endelige produktet og kan fungere perfekt i sine tiltenkte funksjoner. Noen eksempler på medisinsk industri er ortopediske hjelpemidler, sikre kabinetter, implantater, MR-maskiner, forskningsutstyr og så videre.

Militær- og forsvarsindustrien

De raske prototyping CNC-maskineringstjenestene er hovedårsaken til at de er veldig viktige i forsvarssektoren, ettersom de kompliserte mekanismene som trengs for ammunisjon og militære kjøretøy er de viktigste faktorene.

Prototyper er hovedkomponentene i garantien for at disse mekanismene fungerer som de skal, og derfor er CNC-maskinering av prototyper den mest foretrukne metoden. Produkter eller gjenstander som flykomponenter, transport- og kommunikasjonssystemer, ammunisjon og diverse utstyr er eksempler på produkter som produseres ved hjelp av CNC-maskinering i denne bransjen.

Luft- og romfartsindustrien

Flyindustrien er svært opptatt av presisjon, ettersom selv de minste unøyaktigheter kan føre til økt luftmotstand eller slitasje på flykomponentene. Derfor må industrien ha prototyper for å sikre at de er perfekte og feilfrie før de settes i produksjon. Prototyping er en prosess der komponentene testes i kontrollerte omgivelser for å sikre at de er egnet for bruk i den virkelige verden.

CNC-maskinering av prototyper er en viktig del av produksjonen av en rekke komponenter til denne industrien, for eksempel landingshjulporter, gjennomføringer, manifolder og profiler. Vi skal se nærmere på den utbredte bruken av CNC-maskinering (Computer Numerically Controlled) i romfartsindustrien.

Bilindustrien

Bilprodusenter og OEM-produsenter bruker alltid hurtig prototyping for å iterere nye design og estetiske forbedringer. Derfor er det behov for produksjon av prototyper for testing før masseproduksjon. Disse prototypene utsettes for strenge tester for å sikre at de fungerer som de skal, og at de passer, testes og fungerer som de skal før fullskalaproduksjonen begynner.

Prototype cnc-maskineringsprosessen er nøkkelfaktoren i produksjonen av nøyaktige bilprototyper som er designet i henhold til de gitte spesifikasjonene. Dessuten kan CNC-prototyping også brukes til å produsere deler til forskjellige kjøretøy, for eksempel lastebåter, leveringskjøretøyer osv.

Fordeler med hurtig prototyping og maskinering

La oss diskutere fordelene med hurtig prototyping.

Kostnadseffektivt:

CNC-maskinering er et billig alternativ når du skal produsere noen få prototyper. I motsetning til sprøytestøping, som tar flere måneder å klargjøre formen og justere toleransene, kan CNC-maskinering av prototyper starte i løpet av noen uker etter at tegningene og toleransene er ferdigstilt.

Høy toleranse:

En stor fordel med å fremskynde produksjonen av prototyper er de høye toleranseområdene som er mulige med CNC-maskinering. CNC-maskinering skiller seg fra 3D-printing ved at den skaper detaljerte prototyper som ligger svært nær det endelige produktet. Dette er spesielt nyttig for struktur- og funksjonstesting.

Prototyping Maskinering

I de fleste tilfeller er prototypen den siste produksjonsprosessen. Prototypen bidrar dessuten til tidlig identifisering av problemer eller mangler ved produktet, og den fremskynder også produksjonen ved at de fleste komponentene allerede er klargjort på dette stadiet.

Produksjon av lave volumer

Selv om hurtig prototyping vanligvis forbindes med prototyping, er det også svært vellykket for lavvolumproduksjon. Metoder som sprøytestøping, vakuumstøping og til og med 3D-utskrift gir produkter av høy kvalitet som kan tilfredsstille den opprinnelige etterspørselen i markedet på en effektiv måte.

Hva er begrensningene ved prototyping med CNC-maskinering?

La oss diskutere noen av ulempene med hurtig prototyping av maskinering.

Dyrere enn 3D-utskrift:

CNC-maskinering av prototyper er dyrere enn 3D-utskrift for små oppstartsbedrifter på grunn av de høye kravene til menneskelig tilsyn og strømforsyning. Dessuten er råvarene som brukes i CNC-prototyping vanligvis dyrere enn materialene som brukes i 3D-utskrift, for eksempel PLA.

Denne kostnadsforskjellen er en viktig årsak til at ingeniørene ser seg om etter andre prototypingsteknikker, selv om de har tenkt å bruke maskinering til de endelige delene. Selv om utviklingen er en ressurskrevende prosess, prøver bedriftene vanligvis å redusere kostnadene i de tidlige prototypstadiene.

Uvennlig for miljøet:

CNC-maskinering, som er en subtraktiv prosess, produserer mye avfall, samtidig som materialfjerning har en tendens til å påføre produktutviklingsbudsjettet høyere kostnader. Avfallet består hovedsakelig av oppsprukket metall eller plast som ikke kan gjenbrukes, og som derfor må kastes. Denne faktoren er ansvarlig for at CNC-maskineringsprosessen er lite miljøvennlig.

Konvensjonell vs. Rask prototyping: De viktigste forskjellene

Tradisjonelt har prototyping av produktutvikling fulgt disse trinnene:

1. Prosessen med å designe et produkt ved hjelp av solidmodelleringsprogramvare for å lage en 3D CAD-modell og 2D-tegninger. Denne prosessen tar vanligvis dager eller uker å fullføre.
2. Innhenting av tilbud fra ulike produsenter for å produsere deler med nøyaktige spesifikasjoner.
3. Det tar vanligvis lang tid, fra dager til måneder, før du får den maskinbearbeidede prototypen.

De konvensjonelle prototypingsteknikkene, som sandstøping, innebærer i tillegg bruk av håndlagde modeller av leire, tre, tråd eller tape for å produsere delene. Derfor er det vanligvis en tidkrevende prosess med rask prototyping. Med presisjonsbearbeiding av prototyper som CNC-maskinering, 3D-utskrift og hurtig prototyping kan ingeniører i dag lage funksjonelle prototyper raskere og mer effektivt enn med konvensjonelle teknikker.

Oppsummering

CNC-maskinering av prototyper er en unik metode for å lage prototyper, som kjennetegnes av rask behandlingstid og syklustider for produksjon av produkter med ulike spesifikasjoner. Dermed er det mest effektivt sammenlignet med andre alternativer som 3D-utskrift. Dessuten produserer CNC-maskinering prototyper som er mer lik det faktiske produktet.

I tillegg er bruken av cnc-maskinering svært viktig og utbredt i hele produksjonsindustrien, inkludert bil-, romfarts- og forbrukerelektronikkindustrien, fordi den gir høy ytelse fra innvendige til utvendige deler ved å oppfylle detaljerte funksjoner og nøyaktige toleranser på opptil +/- 0,005. Det anbefales at du rådfører deg med fagfolk i bransjen før du starter ditt prototype cnc-maskineringsprosjekt for å få optimale resultater i prosjektene dine. Så ta kontakt med oss for å finne ut om CNC-maskinerte prototyper er det beste for prosjektet ditt.