CNC-Bearbeitung von Kunststoff-Prototypen:Ist das die beste Wahl?

Die Vielseitigkeit und die zahlreichen Vorteile von Kunststoffen machen sie heute zu einem der wichtigsten technischen Werkstoffe. BMW hat bis zu 100 kg Gewicht eingespart, nachdem es beim hinteren Kofferraumdeckel und den vorderen Kotflügeln seines 6er Coupés auf Metalle verzichtet und auf Thermoplaste und Verbundwerkstoffe gesetzt hat. Zweifellos hätte BMW diesen mutigen Schritt nicht gehen können, ohne jemals Prototypen gebaut und Tests an ihnen durchgeführt zu haben.

Nehmen wir also an, Sie haben eine große Idee und haben das Design für ein neues Produkt oder Teil erstellt. Sie sollten damit fortfahren, Kunststoffprototypen mit einem beliebigen Bearbeitungsverfahren zu erstellen, oder? Falsch! BMW sagt es Ihnen vielleicht nicht, aber der Erfolg Ihres Projekts hängt immer noch weitgehend von der Bearbeitungsmethode ab, die Sie verwenden, um diese Teile herzustellen, und von dem Dritthersteller, den Sie wählen.

Dieser Artikel behandelt verschiedene Methoden zur Erstellung von Kunststoffprototypen, insbesondere die CNC-Bearbeitung. Es wird Ihnen helfen, den besten Plan für Ihr Projekt zu finden.

Warum sollten Sie Ihre Kunststoffprototypen CNC-bearbeiten?

Die CNC-Bearbeitung hat zahlreiche Vorteile, und hier sind vier Szenarien, die eine CNC-Kunststoffbearbeitung rechtfertigen würden.

Szenario Nr. 1:Ihr Kunststoff-Prototyp weist winzige Details auf

Haben Sie ein Design, das Muster mit kleinen Radien aufweist und enge Toleranzen erfordert? Dann ist die CNC-Bearbeitung wahrscheinlich gut für Ihr Projekt geeignet. Eine CNC-Fräsmaschine kann Radien von nur R0,05 mm und Toleranzen von bis zu 4 μm erreichen.

Szenario Nr. 2:Sie benötigen ein hochwertiges Oberflächenfinish

Wenn Sie versuchen, Kunststoffprototypen nur zur Visualisierung von Konzepten oder Ideen herzustellen, sollten Sie die CNC-Bearbeitung in Betracht ziehen. Es bietet eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit und hinterlässt keine Schichtspuren, die im 3D-Druckverfahren üblich sind.

Szenario Nr. 3:Sie möchten mit einem speziellen Kunststoffmaterial arbeiten

Kunststoffe und Polymere wie PVC, PEI, POM und PEEK sind für den 3D-Druck fast unmöglich. Eine CNC-Maschine ist mit diesen Kunststoffen und mehr kompatibel. Ein Maschinist wird kein Problem haben, einen CNC-Kunststoff-Prototyp zu erstellen, vorausgesetzt, Sie haben Blöcke aus Kunststoffmaterial.

Szenario Nr. 4:Sie brauchen eine anpassungsfähige und schnelle Bearbeitungsmethode

Möchten Sie funktionale Kunststoffprototypen erstellen, die Sie testen können, um Konstruktionsfehler zu beheben? Da CNC-Maschinen auf 3D-CAD-Modelle und Computeranweisungen angewiesen sind, um bearbeitete Kunststoffprototypen herzustellen, können Sie Designs schnell ändern und neue Tests daran durchführen.

Einige alternative Methoden zur Herstellung von Kunststoffprototypen

Methode Nr. 1:3D-Druck

Der 3D-Druck, auch Additive Manufacturing genannt, entstand in den 1980er Jahren als Werkzeug für Rapid Prototyping. Es umfasst eine Handvoll verschiedener Technologien – Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithographie (SLA) und Selective Laser Sintering (SLS) – die alle das Hinzufügen von Kunststoffmaterialien in Schichten beinhalten, um Kunststoffteile zu bauen.

Sowohl 3D-Druck- als auch CNC-Bearbeitungsprozesse beruhen auf digitalen 3D-Modellen, um Teile zu erstellen. Allerdings gibt es beim 3D-Druck weniger Materialverschwendung als bei der CNC-Bearbeitung.

Darüber hinaus macht der 3D-Druck die Werkzeugherstellung überflüssig und ermöglicht die Erstellung komplexer Geometrien. Diese Technologie ist mit Thermoplasten wie ABS, Nylon, PLA und ULTEM kompatibel.

Methode Nr. 2:Spritzguss

Spritzguss ist ein weiteres ideales Verfahren zur schnellen Herstellung von Prototypenteilen aus Kunststoff. Der Prozess beginnt mit der Erstellung einer Aluminium- oder Stahlform mit einem Angusssystem – einem Kanal, durch den geschmolzener Kunststoff in den Hohlraum der Form fließen kann. Die gewünschte Form des Kunststoffprototyps wird gebildet, wenn geschmolzene Kunststoffmaterialien in die Form eingespritzt werden, abkühlen und sich verfestigen können.

Durch den Einsatz des Spritzgussverfahrens ist sichergestellt, dass die Prototypen nach der Produktion kaum zusätzliche Bearbeitungen oder Oberflächenbehandlungen benötigen. Kunststoffspritzguss bietet auch eine verbesserte Festigkeit, da es möglich ist, Füllstoffe in den Spritzgussformen zu verwenden. Was ist mehr? Diese Kunststoff-Prototyping-Methode ist kostengünstig und kann zur Herstellung komplexer Designs verwendet werden.

Methode Nr. 3:Vakuumgießen

Vakuumguss, auch Polyurethan- oder Urethanguss genannt, ist eine Technik zur Herstellung hochwertiger Kunststoffprototypen. Das Verfahren verwendet Silikonformen und gießbare Gießharze, um Kopien von Urmodellen herzustellen. Sie können diese Plastikkopien verwenden, um Ideen zu visualisieren (Alpha-Prototypen) oder Designfehler zu beheben (Beta-Prototypen).

Vakuumgussteile weisen physikalische Eigenschaften und Oberflächenbeschaffenheiten auf, die mit spritzgegossenen Prototypen vergleichbar sind. Das Vakuumgießverfahren ist auch vielseitig, da Urethane (oder Polyurethane) verschiedener Typen geformt werden können, um eine bestimmte Härte und gewünschte Oberflächentexturen zu erzeugen.

So entscheiden Sie sich für die beste Methode für Ihren Prototyp

CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Spritzguss und Vakuumguss haben Funktionen und Vorteile, die sie für verschiedene Szenarien geeignet machen.

Wenn Sie beispielsweise mit einem schwierigen Kunststoffmaterial arbeiten oder komplexe Prototypen mit verbesserter struktureller Integrität erstellen möchten, ist die CNC-Bearbeitung Ihre beste Option. Während Spritzguss auch eine verbesserte strukturelle Integrität und gute mechanische Eigenschaften bietet, ist es besser für das Prototyping oder die Produktion in großem Maßstab geeignet. Dies liegt an den hohen Kosten, die mit der Herstellung von Aluminium- oder Stahlformen verbunden sind.

Eine Silikonform im Vakuumgussverfahren kann maximal 25 Teile erzeugen; daher ist das Verfahren für kleine Produktionsserien geeignet. Nichtsdestotrotz haben vakuumgegossene Kunststoffprototypen normalerweise eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit und eignen sich perfekt für die visuelle Darstellung von Designkonzepten.

Wie das Vakuumgussverfahren sollte auch der 3D-Druck für Kleinserien eingesetzt werden. Mit dem 3D-Druck können Sie Ihre Prototypen jedoch innerhalb weniger Stunden fertigstellen, während der Vakuumguss eine Bearbeitungszeit von bis zu 5 Tagen haben kann.

Gensun Precision Machining ist ein führendes Präzisionsfertigungsunternehmen mit Sitz in China. Erzählen Sie uns noch heute von Ihrem Prototyping-Projekt und lassen Sie sich von uns bei der Bestimmung einer geeigneten Prototyping-Methode unterstützen. Unsere hochqualifizierten Ingenieure werden mit Ihnen zusammenarbeiten, um mithilfe modernster CNC-Bearbeitungs-, 3D-Druck-, Spritzguss- und Vakuumgusstechnologien hochwertige Prototypen zu erstellen.