Быстрое прототипирование (Rapid Prototyping) включает в себя ряд технологий, основное место среди которых занимает 3D-печать, позволяющая в кратчайшие сроки получать точные макеты, функциональные объекты и опытные образцы.
Современная 3D-печать применяется для создания прототипов различного назначения, а само прототипирование дает возможность еще на стадии проектирования оценить конструкцию, эргономику и внешний вид изделия. Используя 3D-моделирование, специалисты готовят цифровую 3D-модель в виде файла, который затем передается в работу.
Это помогает выявить ошибки до запуска серийного производства и сократить стоимость доработок. 3D-печать используется при разработке новых изделий уже в течение многих лет и стала стандартом для создания прототипов в самых разных отраслях.
На сегодняшний день без соответствующих аддитивных технологий не обходится ни одна новая разработка. Создание прототипов активно применяется:
- в машиностроении;
- в электротехнической сфере;
- при изготовлении инженерных компонентов.
В большинстве случаев именно 3D-печать позволяет сравнительно быстро проверить конструкцию и внести изменения еще до запуска серии, путём изготовления нескольких вариантов детали и сравнения их характеристик.
Изготовление функциональных прототипов и образцов
Чаще всего прототипы создаются как первый этап перед выпуском опытных партий пластиковых деталей. Для этих целей применяется промышленная 3D-печать с использованием различных материалов, как, например, ABS пластик или фотополимеры. Это позволяет получить прочные и стабильные по геометрии объекты. Такое прототипирование требуется, в частности, при изготовлении мастер-моделей для производства силиконовой оснастки для метода вакуумного литья. Прямо на итоговый результат влияют следующие параметры:
- качество поверхности;
- точность размеров;
- корректность самой 3D-модели.
При работе со сложной геометрией именно 3D-печать помогает воспроизвести мелкие элементы без потери точности.
Создание прототипов в промышленности является одним из главных направлений деятельности компании Фолипласт. Мы применяем современные методы, где 3D-печать сочетается с профессиональным анализом конструкции и 3D-моделированием. Такой комплексный подход позволяет изготавливать прототипы любой степени сложности. В зависимости от требований проекта выбираются технологии:
- SLA;
- FDM;
- SLS.
И каждый метод подбирается под конкретные цели. Непосредственно подготовка цифровой модели может занимать многие часы кропотливой работы инженера.
Каждый специалист компании имеет многолетний опыт, поэтому заказы на прототипирование выполняются быстро и на высоком профессиональном уровне. Мы создаем опытные образцы, ориентируясь в первую очередь на аддитивные технологии. Использование современного оборудования позволяет получать точные объекты для тестирования и демонстрации.
Мы предлагаем не только изготовление единичных прототипов, но и мелкосерийное производство пластиковых изделий, С нами вы получаете услугу полного цикла: от быстрого прототипирования до получения партии готовых деталей.
Как осуществляется прототипирование изделий?
Наиболее современным методом создания прототипа является 3D-печать на оборудовании промышленного уровня. Метод представляет собой послойное построение изделия на основе подготовленной 3D-модели.
Перед началом работы заказчику необходимо отправить нам файл с описанием задачи, выбрав удобный способ передачи этой информации. Все технические параметры и требования к моделям являются обязательными для корректного запуска процесса. После получения данных формируется расчет, и клиент получает предложение по реализации проекта. В ряде случаев дополнительно выполняется корректировка объектов средствами 3D-моделирования, что позволяет адаптировать конструкцию под требования производства.
Если у вас уже есть готовые образцы или физические объекты, мы можем использовать их для создания точной копии. В этом случае 3D-печать и сканирование используются как инструменты воспроизведения формы, а дальнейшее прототипирование позволяет подготовить изделие к выпуску малой партии. Опыт наших специалистов в применении аддитивных технологий позволяет компании успешно выполнять проекты в самых разных направлениях.
Этапы
Rapid Prototyping предполагает следующие стадии:
- Компьютерное моделирование, которое заключается в разработке виртуальной объемной модели в формате .stl (.step), отражающей точную трехмерную геометрию объекта производства с учетом всех требований технического задания.
- Отработка принятой технологии, чтобы заранее рассчитать параметры процесса и понять, какой объем работ предстоит выполнить.
- Изготовление 3Д-модели, где при необходимости можно создать несколько вариантов конструкции и выбрать оптимальный вариант.
- В завершении — финальная доводка требуемой фактуры видовых поверхностей для соблюдения высокой детализации и точной толщины стенок.
Полностью соблюдая нормы и внутренние правила контроля на указанных этапах по любому избранному методу, мы выполняем проекты в строгом соответствии с требованиями заказчика. Это поможет еще перед запуском проверить конструкцию в условиях, приближенных к реальной эксплуатации. При необходимости проводится дополнительная оценка допусков и корректировка чертежей, чтобы результат получился максимально точным.
1. Математическая модель детали 2. Прототип, изготовленный по технологии SLA
3. Пример готовой детали корпуса.
Применяемые технологии 3D-печати
Зачастую вместо более правильного термина Rapid Prototyping употребляют понятие 3д-печать. На сегодняшний день существует большое количество технологий объемной печати, позволяющих создавать изделия любой сложности.
Все они основаны на принципе послойного наращивания материала и дают возможность сэкономить время на стадии подготовки производства. Если требуется быстро узнать параметры будущей детали, достаточно передать исходные данные и рассчитать параметры печати.
SLA — Stereo Lithography Apparatus, стереолитография
SLA — это лазерное прототипирование. Технология подразумевает использование в качестве модельного материала специального фотополимера — светочувствительной смолы. Рабочим инструментом в данном процессе выступает ультрафиолетовый лазер, который последовательно переводит поперечные сечения модели на поверхность емкости со светочувствительной смолой. Жидкий пластик затвердевает только в том месте, где прошел лазерный луч. Затем новый жидкий слой наплывает на затвердевший слой, и новый контур намечается лазером. Процесс повторяется до завершения построения модели.
Стереолитография — наиболее распространенная RP-технология. Она охватывает практически все отрасли материального производства от медицины до тяжелого машиностроения. SLA-технология позволяет быстро и точно построить модель изделия практически любых размеров. Качество поверхностей зависит от шага построения. Современные машины обеспечивают шаг построения 0,1…0,025 мм. Стереолитография дает наилучший результат при создании мастер-моделей для последующего изготовления силиконовых форм и литья в них полимерных смол, а также ювелирных мастер-моделей.
SLS — Selective Laser Sintering, селективное лазерное спекание
Лазерное прототипирование применяется не только с жидкими основами. Метод SLS позволяет создавать копии на основе порошкообразных компонентов. Согласно этому процессу, модели создаются за счет эффекта спекания при помощи энергии лазерного луча. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником света, а источником тепла. Попадая на тонкий слой порошка, лазерный луч спекает его частицы и формирует твердую массу в соответствии с геометрией детали. В качестве материалов используются полиамид, полистирол, песок и порошки некоторых металлов. Существенным преимуществом SLS-процесса является отсутствие так называемых поддержек при построении модели. В процессе SLA при построении нависающих элементов детали используются специальные поддержки, предохраняющие свежепостроенные тонкие слои создаваемой модели от обрушения.
В SLS-процессе в таких поддержках нет необходимости, поскольку построение ведется в однородной массе. После построения модель извлекается из массива порошка и очищается. Модели из полистирола предназначены для получения отливок методом "выжигаемых моделей". Наиболее популярным модельным материалом является порошковый полиамид. Этот материал применяется для создания макетов, масштабных копий, функциональных моделей, т. е. моделей способных выполнить свою функцию, как деталь машины или устройства. Например, детали облицовки салона автомобиля или декоративные элементы кузова.
FDM — Fused Deposition Modeling, моделирование методом наплавления
При FDM-процессе (послойном наложении расплавленной полимерной нити) термопластичный моделирующий материал, диаметр которого составляет 0,07 дюйма (1,78 мм), подаётся через экструзионную (выдавливающую) головку с контролируемой температурой, нагреваясь в ней до полужидкого состояния. Выдавливающая головка наносит материал с высокой точностью и очень тонкими слоями на неподвижное основание. Последующие слои также ложатся на предыдущие, солидифируются (отвердевают), соединяясь друг с другом. Главным недостатком метода является недостаточно гладкая поверхность создаваемой детали. Кроме того, при наложении расплавленного материала происходит некоторое оплавление предыдущего слоя. Здесь страдает точность соответствия с исходной моделью. Поэтому данный метод имеет ограничение на минимальный размер зазоров в создаваемом изделии.
Почему стоит обратиться к нам?
Мы работаем с проектами различной сложности — от небольших корпусов до масштабных изделий. Если вы занимаетесь разработкой и хотите проверить свои идеи, просто напишите нам или отправьте запрос через сайт. После согласования параметров и, если вы соглашаетесь с расчетом, специалисты смогут оперативно подготовить производство. При необходимости возможно изготовление тестовой партии из двух экземпляров или больше для сравнительного анализа.
Заказать услуги прототипирования можно в нашей компании с доставкой по территории РФ. Сделайте заявку по телефону 8 (800) 302-13-41. Также вы можете оставить запрос в форме обратной связи на сайте.
Расчет цены на прототипы, условия поставки и оплаты вам предоставят сотрудники компании Фолипласт. При необходимости можно заранее рассчитать параметры проекта, чтобы определить максимальный экономический эффект и понять, насколько технология подходит именно для ваших задач.