Dlaczego obróbka CNC jest nadal kręgosłupem bardzo precyzyjnych usług szybkich prototypowania

W szybkim środowisku rozwoju produktów usługi szybkiego prototypowania są uważane za podstawę przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i medycznego. Chociaż nazwa może oznaczać tylko szybkość, głównym przedmiotem szybkiego prototypowania nie jest tylko ten, ale holistyczny proces gwarantujący, że projekt jest gotowy na przejście od koncepcji na produkcję. Obejmuje to funkcjonalną walidację, testy strukturalne i ocenę wykonalności obróbki-trzy krytyczne filary, które określają, czy prototyp może wytrzymać rzeczywiste warunki i spełniać wymagania produkcyjne.

Walidacja funkcjonalna ma miejsce, gdy prototyp wykonuje swoje zamierzone zadanie; Może to być część silnika, powiedzmy sprzęt lub może być częścią deski rozdzielczej samochodu. Testy strukturalne określa tolerancję części do naprężeń, wibracji i efektów środowiskowych. W międzyczasie ocena wykonalności obróbki zapewnia, czy projekt może być produkowany masowo bez utrudniania jakości, czy też gwałtowny wzrost kosztów.

Potrzeby te zakwestionują kluczową kwestię prototypowania, to znaczy łączenie prędkości, precyzji i niezawodności. Podczas gdy nowe technologie, takie jak drukowanie 3D i produkcja addytywna, nadal zwracają uwagę, usługi obróbki CNC pozostają kamieniem węgielnym szybkiego prototypowania.

Ograniczenia drukowania 3D i wzrost prototypowania CNC

Wzrost produkcji addytywnej, zwłaszcza drukowania 3D, ma niezaprzeczalnie przekształciło usługi szybkiego prototypowania. Obiecuje swobodę projektową, krótkie czasy zwrotne i mniej marnotrawstwa materiału w przypadku złożonych geometrii. Powyższe zalety drukowania 3D podlegają jednak ograniczeniom w sytuacjach wymagających wysokiej precyzji, trwałości i jakości powierzchni.

Po pierwsze, siła materiału jest nadal kluczowym niedoborem większości technologii drukowania 3D. Wiele procesów produkujących addytywne wykorzystuje materiały na bazie polimerów lub proszki metali. Te materiały lub proszki metalowe nie wytwarzają takich samych właściwości mechanicznych osiągniętych za pomocą metali kęsów lub tworzyw sztucznych klasy inżynierskiej stosowanych w usługach obróbki CNC. Członkowie testowane pod kątem naprężenia strukturalnego lub obciążenia funkcjonalnego często zawodzą, gdy są wykonane przy użyciu tradycyjnego materiału drukującego 3D.

Po drugie, dokładność wymiarowa i tolerancje możliwe do osiągnięcia przez druk 3D mają tendencję do braku obróbki CNC. Konstrukcja oparta na warstwach wprowadza anizotropię i może powodować wypaczenie, skurcz i/lub nieregularność-z których wszystkie upośledzają ścisłe tolerancje. Wykończenie powierzchni pozostaje wyzwaniem; Części drukowane często wymagają pewnego przetwarzania końcowego, aby były gładkie, co kosztuje czas i złożoność.

Ale obrabiane prototypy CNC można wykonać z plastikowych bloków z litego metalu lub inżynierii i mają podobne właściwości mechaniczne, wyższą trwałość, a także konsystencję wymiarową. Takie atrybuty są ważne dla prototypów, które będą używane do testowania funkcjonalnego, precyzyjnych zespołów lub walidacji regulacyjnej.

CNC Mętowanie w usługach szybkiego prototypowania

Mimo że usługi szybkiego prototypowania zapewniają szereg technologii, usługi obróbki CNC mogą być preferowanym wyborem technologii w niektórych ustawieniach inżynieryjnych. Istnieją trzy wymiary, które pomogą określić jego konieczność: materialne potrzeby, precyzja wymiarowa i zawiłości strukturalne.

Wymagania materiałowe

Gdy komponenty prototypowe muszą być wykonane z metali klasy produkcyjnej, takich jak glin, tytan lub stal nierdzewna lub z wysokowydajnych tworzyw sztucznych, takich jak PEEK lub DELRIN, wówczas obróbka CNC jest często jedynym praktycznym podejściem. W przeciwieństwie do drukowania 3D, który ma zarówno różnorodność materialną, jak i autentyczność materiałów, usługi obróbki CNC pozwalają na prototypowanie przy użyciu materiału identycznego z końcowymi komponentami produkcyjnymi. Ta wierność materialna jest niezbędna w sytuacjach, w których części prototypowe są wykonywane przez rzeczywiste testy mechaniczne/termiczne/chemiczne.

Dokładność wymiarowa

Tolerancje mogą być tak ciasne jak ± 0,01 mm w takich branżach, jak między innymi lotniska, urządzenia medyczne i inżynieria motoryzacyjna. Usługi obróbki CNC mogą stale odtwarzać takie tolerancje i jest niezbędne do certyfikacji dopasowania, wyrównania i montażu. Ponadto drukowanie 3D jest wolne od typowych problemów przesuwania się lub wypaczenia warstwy, a zatem integralność geometryczna jest zapewniona nawet w przypadku części cienkościennych lub złożonych.

Złożoność strukturalna

Chociaż drukowanie 3D jest odpowiednie do szeregu organicznych kształtów i wnęk wewnętrznych, usługi obróbki CNC są lepsze, gdy wymagana jest zewnętrzna złożona geometria, wywiercone precyzyjne otwory i płaskie powierzchnie godowe. Prototypy niezachwiane, które łączą się z istniejącymi częściami, takimi jak obudowy mechaniczne, części silnika i urządzenia, wymagają sztywności i powtarzalności obróbki CNC do testowania montażu.

Usprawnienie przejścia prototypowania do produkcji

Prototypowanie CNC pomaga inżynierom zidentyfikować wady projektowe wkrótce poprzez bardzo precyzyjne modele fizyczne. Przed dokonaniem kosztownych inwestycji na oprzyrządowanie części obrobione do tolerancji klasy produkcyjnej ujawnią wszelkie niewspółosiowości, problemy z zakłóceniami lub problemy z produkcją. Takie rzeczywiste informacje zwrotne przyspiesza iteracje projektowe i zmniejsza możliwość późnego stadium modyfikacji projektowania.

Poza tym, ponieważ ten sam sprzęt i procesy CNC można zastosować do produkcji prototypów i do przebiegów produkcyjnych o niskiej objętości, przejście na początkowe partie produkcyjne nie da się niezakłócone. Zyski klientów składają się z równej prototypowania i jakości produktu końcowego, a tym samym zmniejszając opóźnienia walidacji.

Na przykład w aplikacjach motoryzacyjnych usługi obróbki CNC umożliwiają producentom prototypowanie działającego metalowego wspornika lub części silnika poddanego testom trwałości. Po zatwierdzeniu te same ścieżki obróbki można było skalować w celu produkcji ograniczonych przebiegów, a narzędzia do masowej produkcji pojawiło się online. Taka ciągłość maksymalizuje czas na rynku i niezawodność produkcji.

Wniosek

Pomimo wzrostu nowych technologii wytwarzania, obróbka CNC nadal odgrywa niezastąpioną rolę w szybkim prototypowaniu - zwłaszcza gdy precyzja, powtarzalność i wszechstronność materialna jest najważniejsza. Jego zdolność do wypełnienia luki między koncepcją a produkcją z szybkością i dokładnością zapewnia, że ​​inżynierowie i programiści produkt mogą ożywić niezawodne prototypy. W miarę wzrostu wymagań jakości i wydajności obróbki CNC pozostają nie tylko istotne, ale niezbędne dla prototypowania bardzo precyzyjnego w dzisiejszym konkurencyjnym krajobrazie.