Prototypenteile:Wie man sie erfolgreich aus Metall oder Kunststoff herstellt

Haben Sie kürzlich ein Produkt- (oder Teil-) Design entwickelt oder haben Sie eine neue Produktidee, von der Sie glauben, dass sie das nächste große Ding sein wird? Wenn ja, stimmen Sie zu, dass das Prototyping ein wichtiger Prozess im Produktentwicklungsprozess ist; es ermöglicht Ihnen, Designfehler frühzeitig zu entdecken und die Passform und Haltbarkeit des Produkts zu bestimmen.

Bevor Sie jedoch den Sprung in die Prototypenerstellung wagen, müssen Sie wahrscheinlich eine wichtige Entscheidung treffen, um eine geeignete Fertigungsmethode für Ihre Prototypendesigns auszuwählen. Sie möchten einen erschwinglichen Herstellungsprozess, der eine kurze Vorlaufzeit bietet, ohne die Qualität der Prototypenteile zu beeinträchtigen.

Aus diesem Grund haben wir einen umfassenden Leitfaden zusammengestellt, der Ihnen hilft, Ihre Prototypenteile erfolgreich herzustellen. Dieser Artikel stellt vier gängige Methoden für das Rapid Prototyping vor und gibt Tipps, die Ihnen bei der Auswahl der richtigen Methode helfen. Es enthält auch hilfreiche Designtipps für das Rapid Prototyping von Metall- und Kunststoffteilen.

4 gängige Methoden für Rapid Prototyping

#1 CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung war schon immer eine beliebte Methode zur Erstellung von Prototypen. Als Apple beispielsweise 2007 Polycarbonate durch Aluminium ersetzte, nutzten sie CNC-Maschinen, um Prototypen des MacBook-Gehäuses aus einem Aluminiumblock herzustellen.

Die CNC-Bearbeitung ist ein Herstellungsprozess, der computergesteuerte Steuerungen verwendet, um die Bewegung von Schneidwerkzeugen zu bestimmen und Material von einem Werkstück zu entfernen, bis das gewünschte kundenspezifische Teil hergestellt ist.

Die CNC-Bearbeitung bietet eine extrem enge Toleranz von bis zu ±4 μm. Darüber hinaus bedeutet die breite Palette an Materialverträglichkeit, dass Sie mit so ziemlich jedem Metall oder Kunststoff arbeiten können, vorausgesetzt, Sie haben sie in Blöcken. (Verwandter Beitrag:Sollten Sie CNC für Rapid Prototyping verwenden? Die Vor- und Nachteile)

#2 3D-Druck

3D-Druck und CNC-Bearbeitung sind ähnlich, da sie sich auf 3D-CAD-Modelle und Computeranweisungen stützen, um automatisch Prototypenteile zu erstellen. Aber im Gegensatz zur subtraktiven Natur der CNC-Bearbeitung ist der 3D-Druck ein additiver Herstellungsprozess – er baut Prototypteile von Grund auf neu, indem Materialien in Schichten aufgetragen werden.

Zu den 3D-Drucktechnologien gehören Stereolithographie (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) und Selective Laser Sintering (SLS), die alle eine minimale Strukturgröße zwischen 0,25 mm und 0,8 mm haben. Dieser Größenbereich ist mehr als genau genug für die überwiegende Mehrheit der Prototyping-Anforderungen.

#3 Urethanguss

Beim Urethanguss, manchmal auch als Vakuumguss bezeichnet, werden Silikonformen verwendet, um Prototypenteile aus Kunststoff unter Vakuum herzustellen. Dieser Gießprozess beginnt in der Regel mit der Erstellung eines Urmodells mit CNC-Maschinen oder 3D-Druckern. Flüssiges Polyurethan wird dann in die Form gegossen, um Kopien des Prototypdesigns zu erstellen.

#4 Schnellspritzguss

Rapid Injection Moulding (RIM) ist technisch nur eine schnellere Variante des konventionellen Spritzgießens. Wie beim Urethanguss nutzt der RIM-Prozess die Vorteile der schnellen CNC-Bearbeitung, um Formhohlräume zu erzeugen, sodass Sie komplexe Teile und Merkmale herstellen können.

Wie wählen Sie die richtige Herstellungsmethode?

CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Urethanguss und Schnellspritzguss bieten alle mehrere Vorteile. Die richtige Wahl hängt normalerweise ab von:

• Die mechanischen Eigenschaften, die Sie sich erhoffen
• Die Menge an Prototypteilen, die Sie benötigen
• Ihr Budget
• Vorlaufzeit
• Materialverträglichkeit

Sie sollten sich für CNC Rapid Prototyping entscheiden, wenn Sie nach einer Mischung aus Qualität, kurzer Vorlaufzeit, Erschwinglichkeit und einer breiten Palette an Materialkompatibilität suchen. Die CNC-Bearbeitung ist auch ideal für die Erstellung großer Mengen von Prototypen mit wünschenswerten mechanischen Eigenschaften. Dieser subtraktive Herstellungsprozess ist jedoch mit Materialverschwendung verbunden.

Der 3D-Druck eliminiert das Problem der Materialverschwendung bei der CNC-Bearbeitung und bietet hochwertige Oberflächengüten. Aber es hat den Nachteil hoher Kosten und begrenzter Materialoptionen. Die 3D-Drucktechnologie ist nur mit Thermoplasten (wie ABS, Nylon, PLA, ULTEM) und einigen Metallen wie Werkzeugstahl, Edelstahl, Titan und Aluminium kompatibel. (Verwandter Beitrag:Herstellung von Aluminiumprototypen:Wie bestimmen Sie die beste Methode)

Guss- und Spritzgussteile aus Urethan vereinen die strukturelle Integrität von CNC-bearbeiteten Teilen und die hervorragende Oberflächengüte von 3D-gedruckten Teilen. Sie sind auch ziemlich erschwinglich, besonders wenn Sie große Serien von Kunststoffprototypen herstellen möchten.

Urethanguss und Schnellspritzguss haben jedoch normalerweise längere Vorlaufzeiten als 3D-Druck und CNC-Bearbeitung. Als Faustregel sollten Sie diese Methoden verwenden, wenn Sie 100 oder mehr identische Kunststoff-Prototypteile erstellen möchten.

Tipps für Rapid Prototyping Metallteile

Die folgenden Tipps helfen Ihnen beim Rapid Metal Prototyping.

• Verwenden Sie CNC-Rapid-Prototyping für Metallteile, es sei denn, Sie haben vertiefte Merkmale in Ihrem Design, die für CNC-Maschinen möglicherweise nicht zugänglich sind.
• Verwenden Sie 3D-Drucker, um Prototypen mit vertieften Merkmalen herzustellen, die sonst mit CNC-Maschinen nur schwer herzustellen wären.
• Gestalten Sie Ihre Kavitäten so, dass das Verhältnis von Kavitätstiefe zu Breite weniger als 4 beträgt, da dies Ihnen hilft, übermäßige Vibrationen und Werkzeugdurchbiegungen während der CNC-Bearbeitung zu vermeiden.
• Konstruieren Sie Ihre Prototypenteile aus Metall mit einer Wandstärke von mehr als 0,8 mm, da dünnwandige Metalle bei der CNC-Bearbeitung zu Verformungen neigen.
• Lagern Sie den Herstellungsprozess an eine erstklassige Maschinenwerkstatt aus, um Zeit zu sparen und die Herstellungskosten zu senken.

Tipps für die Prototypenerstellung von Kunststoffteilen

Obwohl 3D-Druck, Spritzguss und Urethanguss nach wie vor die beliebtesten Methoden für das Prototyping von Kunststoffteilen sind, könnte die CNC-Bearbeitung für bestimmte Szenarien eine bessere Alternative sein. Die CNC-Bearbeitung ist beispielsweise ideal, wenn Ihr Design winzige Details aufweist oder Sie versuchen, mit Spezialkunststoffen wie PVC, PEI und PEEK zu arbeiten. (Verwandter Beitrag:CNC-Bearbeitung von Kunststoff-Prototypen:Ist das die beste Wahl?)

Wenn Sie dennoch beabsichtigen, den 3D-Druck für das Prototyping von Kunststoffteilen zu verwenden, helfen Ihnen die folgenden Designtipps, Kosten zu senken und Ihre Prototypenteile erfolgreich herzustellen.

• Machen Sie sperrige Teile hohl, insbesondere für nicht funktionale Prototypenteile, die Sie zur visuellen Darstellung verwenden werden.
• Reduzieren Sie Stützstrukturen in Ihrem Design, da mehr Material verbraucht und die 3D-Druckzeit verlängert wird.
• Wählen Sie einen Dritthersteller mit modernster 3D-Drucktechnologie, hochqualifizierten Technikern und Qualitätskontrollexperten.

Herstellung von Prototypteilen mit Gensun Precision Machining

Gensun Precision Machining ist seit fast zwei Jahrzehnten im Geschäft und bietet vielen innovativen Unternehmen hochwertige Prototyping-Dienstleistungen an. Unsere Rapid-Prototyping-Services umfassen CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Schnellspritzguss und Urethanguss.

Abhängig vom Prototypendesign und den Mengen der Teile, die Sie herstellen müssen, können wir Ihnen dabei helfen, die zu verwendende Prototyping-Methode zu bestimmen und die Prototypenteile zu erstellen, die Sie benötigen.

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