Prototypowa obróbka CNC

Kompleksowy przewodnik po prototypowaniu CNC Obróbka skrawaniem

Prototypowa obróbka cnc jest wartościowym wyborem do szybkiej produkcji małych ilości prototypów do dużych ilości w porównaniu z innymi metodami. Kilka rodzajów prototypów można po prostu wykonać za pomocą obróbki prototypów CNC. Prototypy wyglądu, takie jak w przypadku samochodów, oferują wizualne wskazówki dotyczące ostatecznego wyglądu i zachowania części. Z kolei prototypy funkcjonalne wymagają większej precyzji, przez co kładą nacisk na strukturę i stabilność produktu.

Artykuł przedstawia prototypy obrabiane CNC, a także ich zalety i wady. Ponadto podkreślone zostaną kluczowe aspekty, w tym;

Czym jest prototyp CNC Obróbka skrawaniem?

Obróbka cnc prototypów to subtraktywny proces produkcyjny służący do precyzyjnego wytwarzania prototypowych komponentów, które mogą być wykorzystywane do różnych celów. Te prototypowe komponenty są wykorzystywane do testowania i faz projektowania funkcjonalności części. Ponadto głównym celem takich testów jest identyfikacja wizualizacji, marketing lub pozyskiwanie funduszy. Zasadniczo obróbka prototypów cnc wytwarza próbki produktu lub maszyny, które, jeśli zostaną zatwierdzone, będą kontynuowane na etapach finalizacji projektu, produkcji i sprzedaży.

Wszechstronność CNC umożliwia tworzenie prototypów z różnych materiałów, takich jak ekonomiczne tworzywa sztuczne i metale o wysokiej wytrzymałości.

Dlaczego obróbka CNC jest cennym procesem?

Obróbka CNC jest wyjątkową opcją do prototypowania szczegółowych części. Po pierwsze, zapewnia wysoką precyzję, dokładność i stabilność wymiarową części dzięki skomputeryzowanemu sterowaniu, które ściśle nadzoruje ruch przedmiotu obrabianego i narzędzia tnącego. Taki stopień kontroli gwarantuje, że wyprodukowany prototyp jest dokładnie taki sam jak projekt. Oprócz tego, szybka obróbka prototypów jest wyjątkowo szybka i pomaga replikować skomplikowane wzory prototypów z tolerancją do +/- 0,005x. I odwrotnie, procesy takie jak formowanie wtryskowe, kucie lub drukowanie 3D, które często wymagają miesięcy, aby spełnić wymagania dotyczące wąskich tolerancji i form. Dlatego zaawansowane maszyny CNC umożliwiają prototypowanie natychmiast po przekształceniu modelu CAD w pliki CAM lub kody g.

Rodzaje maszyn CNC używanych do prototypowania:

Istnieją różne metody obróbki stosowane do kształtowania funkcjonalnych prototypów i produktów końcowych.

Prototypowanie za pomocą toczenia CNC:

Toczenie CNC, przy użyciu maszyny obrotowej zwanej tokarką, do tworzenia prototypów cnc zaokrąglonych lub symetrycznych komponentów. Proces ten jest połączeniem szybko obracanego materiału i narzędzia tnącego zgodnie z zaprogramowanym kodem w celu ukształtowania wysokiej jakości części lub produktów o dokładnej specyfikacji. Tokarki są uważane za idealne maszyny do prototypów z okrągłymi przekrojami środkowymi ze względu na ich specjalizację w okrągłych komponentach.

Prototyp frezowania CNC:

W przypadku skomplikowanych prototypów może być potrzebna maszyna CNC, która ma do pięciu osi, frezowanie cnc jest wiarygodne. Dodatkowe osie umożliwiają dokładniejsze cięcie, a tym samym tworzenie skomplikowanych części, ale koszt jest wyższy. W operacjach frezowania prototypów CNC, sterowana komputerowo głowica narzędziowa wycina ostateczny prototyp z dużego bloku materiału. Blok wyjściowy jest podstawą całego procesu obróbki.

Plotery CNC

Ploter CNC to najlepszy sposób na prototypowanie, ponieważ pozwala na wykonanie projektu produktu dokładnie tak, jak chcesz. Routery CNC są podobne do frezarek i maszyn CNC, ale są bardziej przystępne cenowo i mają system bramowy, który sprawia, że obszar roboczy jest większy niż rozmiar maszyny. Niemniej jednak taki układ ogranicza ich złożoność. Plotery są najlepszą opcją do pracy z materiałami takimi jak drewno, plastik i miękkie metale, takie jak aluminium. Zwykle są one wykorzystywane przez mechaników przemysłowych i hobbystów z małych firm do replikowania dokładnych projektów produktów.

Zazwyczaj routery 3-osiowe lub 2-osiowe są szeroko stosowane do skomplikowanych projektów. Wśród nich routery dwuwymiarowe są używane do prostszych elementów geometrycznych, podczas gdy części trójwymiarowe są wykonywane przy użyciu elementów trójwymiarowych. Niemniej jednak, nie są one tak precyzyjne jak frezarki CNC. Ponieważ proces tworzenia lub obracania szczegółowych plików CNC w oparciu o narzędzie i maszynę wymaga wielu umiejętności lub wykwalifikowanych specjalistów.

Wycinarka laserowa CNC

Wycinarka laserowa CNC to technika wykorzystująca wiązkę lasera o wysokiej energii do kształtowania prototypu produktu, który jest następnie testowany i ulepszany aż do wytworzenia produktu końcowego.

Wycinarki laserowe, które są wystarczająco mocne, aby mogły być używane przez małe firmy, mogą obsługiwać metale, takie jak aluminium, a także wytrzymałe tworzywa sztuczne, takie jak akryl, tekstylia, kompozyty i drewno do prototypowej obróbki CNC. Ich elastyczność jest powodem, dla którego są one najbardziej popularne wśród małych firm, które chcą wykonać wiele prototypów bez przekraczania swojego budżetu.

Niemniej jednak, wycinarki laserowe mogą powodować powstawanie "śladów przypalenia" na powierzchni prototypowej części z powodu generowanego ciepła podczas procesu cięcia. Ponadto złożoność projektu jest zwykle ograniczona, ponieważ w większości przypadków te wycinarki CNC mogą precyzyjnie wykorzystywać wiele osi do rozwoju produktu.

Obróbka CNC jest uważana za idealny proces stosowany w różnych dziedzinach produkcji. Pomaga tworzyć bardzo szczegółowe i złożone części o wyjątkowej stabilności wymiarowej i wysokim stopniu precyzji. W większości branż najważniejszy jest działający prototyp lub nawet wersja pokazująca funkcjonalność produktu.

Z kolei w przypadku funkcjonalnych prototypów, które wymagają dużej wytrzymałości, stabilności mechanicznej i specyficznych cech, których nie mogą zapewnić metody addytywne, zwykle wybierane są narzędzia obrabiane maszynowo.

Zastosowania precyzyjnej prototypowej obróbki CNC

Omówmy różne branże, które wykorzystują precyzyjną obróbkę prototypów do kształtowania lekkich komponentów w celu testowania i walidacji projektów przed rozpoczęciem produkcji części na większą skalę. Oto niektóre z najczęstszych branż, które wykorzystują obróbkę CNC jako główne źródło do wytwarzania części lub produktów o rygorystycznej, standardowej jakości i dokładnej specyfikacji.

Przemysł medyczny

W branży medycznej obróbka CNC jest najważniejszym czynnikiem przyspieszającym proces prototypowania. Na przykład firmy farmaceutyczne zwykle potrzebują prototypów, aby zademonstrować działanie produktu przed ostateczną produkcją. Precyzja i dokładność są najważniejszymi czynnikami, zwłaszcza w urządzeniach medycznych, a obróbka CNC zapewnia, że prototypy są dokładnymi kopiami produktu końcowego i mogą doskonale działać w zamierzonych funkcjach. Niektóre przykłady przemysłu medycznego to: urządzenia ortotyczne, bezpieczne obudowy, implanty, maszyny MRI, sprzęt badawczy i tak dalej.

Przemysł wojskowy i obronny

Szybkie prototypowanie usług obróbki CNC jest głównym powodem, dla którego są one bardzo ważne w sektorze obronnym, ponieważ skomplikowane mechanizmy potrzebne do amunicji i pojazdów wojskowych są głównymi czynnikami.

Prototypy są głównymi elementami gwarantującymi, że mechanizmy te działają poprawnie, dlatego obróbka prototypów CNC jest najbardziej preferowaną metodą. Produkty lub przedmioty, takie jak elementy samolotów, systemy transportowe i komunikacyjne, amunicja i różne urządzenia to przykłady produktów wytwarzanych przez obróbkę CNC w tej branży.

Przemysł lotniczy

Przemysł lotniczy jest bardzo wrażliwy na precyzję, ponieważ nawet najmniejsze niedokładności mogą powodować wzrost oporu lub zużycie komponentów samolotu. W związku z tym branża potrzebuje prototypów, aby upewnić się, że są one doskonałe i bezbłędne, zanim trafią do produkcji. Prototypowanie to proces testowania komponentów w kontrolowanym środowisku, który daje pewność, że nadają się one do rzeczywistych zastosowań.

Obróbka CNC prototypów jest kluczową częścią produkcji wielu komponentów dla tej branży, takich jak porty podwozia, tuleje, kolektory i profile lotnicze. Należy zbadać powszechne zastosowanie obróbki sterowanej numerycznie (CNC) w przemyśle lotniczym.

Przemysł motoryzacyjny

Producenci samochodów i producenci OEM zawsze praktykują szybkie prototypowanie w celu iteracji nowych projektów i ulepszeń estetycznych. Stąd potrzeba produkcji prototypów do testowania przed masową produkcją. Prototypy te są poddawane rygorystycznym testom, aby upewnić się, że działają prawidłowo i są odpowiednio dopasowane, przetestowane i funkcjonalne przed rozpoczęciem produkcji na pełną skalę.

Proces obróbki prototypów cnc jest kluczowym czynnikiem w produkcji dokładnych prototypów samochodów, które są zaprojektowane zgodnie z podanymi specyfikacjami. Poza tym prototypowanie CNC może być również wykorzystywane do produkcji części do różnych pojazdów, takich jak łodzie towarowe, pojazdy dostawcze itp.

Korzyści płynące z szybkiego prototypowania

Omówmy korzyści płynące z szybkiej obróbki prototypów.

Opłacalność:

Obróbka CNC jest tanią opcją w przypadku konieczności wyprodukowania kilku prototypów. W przeciwieństwie do formowania wtryskowego, które zajmuje kilka miesięcy na przygotowanie formy i dostosowanie tolerancji, obróbka prototypów CNC może rozpocząć się w ciągu kilku tygodni od sfinalizowania planów i tolerancji.

Wysoka tolerancja:

Główną zaletą przyspieszenia produkcji prototypów jest wysoki zakres tolerancji, który jest możliwy dzięki obróbce CNC. Z drugiej strony, obróbka CNC różni się od druku 3D tym, że tworzy szczegółowe prototypy, które są bardzo zbliżone do produktu końcowego. Jest to szczególnie przydatne w przypadku testów strukturalnych i funkcjonalnych.

Obróbka prototypów

W większości przypadków prototyp jest ostatnim procesem produkcji. Poza tym, prototyp pomaga we wczesnej identyfikacji problemów lub wad produktu, a także przyspiesza produkcję, ponieważ większość komponentów jest już przygotowana na tym etapie.

Produkcja małoseryjna

Chociaż szybkie prototypowanie jest zwykle związane z prototypowaniem, jest ono również bardzo skuteczne w przypadku produkcji małoseryjnej. Metody takie jak formowanie wtryskowe, odlewanie próżniowe, a nawet drukowanie 3D wytwarzają produkty o wysokiej jakości, które mogą skutecznie zaspokoić początkowe zapotrzebowanie rynku.

Jakie są ograniczenia prototypowania CNC?

Omówmy teraz niektóre z wad szybkiej obróbki prototypów.

Droższe niż druk 3D:

Obróbka prototypów CNC jest droższa niż druk 3D dla małych startupów ze względu na wysokie wymagania dotyczące nadzoru ludzkiego i zasilania. Co więcej, surowce wykorzystywane w prototypowaniu CNC są zazwyczaj droższe niż materiały stosowane w druku 3D, takie jak PLA.

Ta różnica w kosztach jest głównym powodem, dla którego inżynierowie szukają innych technik prototypowania, nawet jeśli zamierzają wykorzystać obróbkę skrawaniem do produkcji końcowych części. Chociaż rozwój jest procesem wymagającym dużych zasobów, firmy zazwyczaj starają się obniżyć koszty na wczesnych etapach prototypowania.

Nieprzyjazny dla środowiska:

Obróbka CNC, będąca procesem subtraktywnym, wytwarza wiele odpadów, podczas gdy usuwanie materiału zwykle wiąże się z wyższymi kosztami w budżecie rozwoju produktu. Odpady te składają się głównie z rozdrobnionych metali lub tworzyw sztucznych, których nie można ponownie wykorzystać i dlatego należy je wyrzucić. Czynnik ten jest odpowiedzialny za nieprzyjazność dla środowiska procesu obróbki CNC.

Konwencjonalne vs. Szybkie prototypowanie: Kluczowe różnice

Tradycyjnie prototypowanie rozwoju produktu przebiegało w następujący sposób:

1. Proces projektowania produktu przy użyciu oprogramowania do modelowania bryłowego w celu stworzenia modelu 3D CAD i rysunków 2D. Proces ten trwa zazwyczaj kilka dni lub tygodni.
2. Uzyskanie ofert od różnych producentów w celu wyprodukowania wymaganych części o dokładnej specyfikacji.
3. Zwykle zajmuje to od kilku dni do nawet kilku miesięcy, zanim otrzymasz obrobiony prototyp.

Konwencjonalne techniki prototypowania, takie jak odlewanie w piasku, wymagają użycia ręcznie wykonanych modeli z gliny, drewna, drutu lub taśmy do produkcji części. Dlatego też jest to zazwyczaj czasochłonny proces szybkiego prototypowania. Dzięki precyzyjnej obróbce prototypów, takiej jak obróbka CNC, druk 3D i szybkie prototypowanie, inżynierowie mogą dziś tworzyć funkcjonalne prototypy szybciej i wydajniej niż w przypadku konwencjonalnych technik.

Podsumowanie

Obróbka prototypów CNC to wyjątkowa metoda wytwarzania prototypyktóry charakteryzuje się szybkim czasem realizacji i cyklem wytwarzania produktów o różnych specyfikacjach. Jest więc najbardziej wydajna w porównaniu z innymi alternatywami, takimi jak druk 3D. Poza tym, obróbka CNC tworzy prototypy, które są bardziej podobne do rzeczywistego produktu.

Ponadto, jego zastosowanie jest kluczowe i tak powszechne w branżach produkcyjnych, w tym motoryzacyjnej, lotniczej i elektroniki użytkowej, ponieważ zapewnia wysoką wydajność części wewnętrznych i zewnętrznych, spełniając szczegółowe funkcje i dokładne tolerancje części co najmniej do +/- 0,005. Zaleca się, aby przed rozpoczęciem prototypowego projektu obróbki cnc skonsultować się z profesjonalistami z branży, aby uzyskać optymalne wyniki w swoich projektach. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, czy prototypy obrabiane CNC są najlepsze dla Twojego projektu.