Die besten Anleitungen zur Herstellung eines Kunststoff-Prototyps

---

Kunststoffe sind aus der modernen Industrie nicht mehr wegzudenken. Moderne Polymere in Industriequalität sind einfach herzustellen und zu verarbeiten. Sie haben eine beträchtliche Festigkeit, eine große Korrosionsbeständigkeit und vor allem ein sehr geringes Gewicht im Vergleich zu jeder Art von Metall. Das macht sie bei Industriedesignern so beliebt. Aufgrund dieser Popularität sind Kunststoff-Prototyping-Techniken in diesen paar Jahrzehnten auf dem Vormarsch. Mal sehen, was sie uns jetzt anbieten können.

Kunststoff-Prototyping heute

Die Kunststoffherstellung war lange Zeit die Domäne der Massenproduktion. Man brauchte eine Spritzgussform und die Werkzeugmaschine, die Kunststoff in die Form spritzte. Das ganze System war sehr teuer und jede Art von Änderungen im Design eines solchen Systems ist sehr kostspielig. Aus diesem Grund ist Metall seit langem das Prototyping-Material Nummer eins, insbesondere seit der rasanten Entwicklung digitaler Systeme und folglich computergesteuerter Maschinen. Dies änderte sich jedoch mit dem Aufkommen von Rapid-Prototyping-Prozessen.

Die Entwicklung des Rapid Plastic Prototyping

Die erste davon waren Vakuum-Silikon-Gießtechniken, bei denen harte Werkzeuge durch weiche ersetzt wurden. Silikonformen sind viel billiger und einfacher herzustellen.

Die nächsten Veränderungen brachten die innovativen additiven Fertigungsverfahren, die keinerlei Rohlinge oder Werkzeuge benötigten. Abgesehen davon bieten sie unvergleichliche Gestaltungsfreiheiten.

Schließlich ermöglichten CNC-Bearbeitungsprozesse die Möglichkeit des schnellen Kunststoffspritzgusses. Auswechselbare Aluminiumformen, die im Vergleich zu Instrumentenstahl eine bessere Herstellbarkeit aufweisen, können die Werkzeugvorlaufzeit um bis zu 60 % verkürzen. Darüber hinaus ist der Wechsel der Kavität einer Aluminiumform viel einfacher als bei wärmebehandeltem Stahl.

Die Vorteile der Implementierung von Rapid Plastic Prototyping

• Prototypenkosten aus Kunststoff. Kunststoffmaterialien haben in der Regel eine niedrige Schmelztemperatur, gute Wartbarkeit und sind insgesamt gut zu verarbeiten. Das macht die Kunststoff-Prototypenfertigung recht günstig. Wenn Sie kein großes Budget haben, können Sie im Grunde etwas Silikon kaufen, es über ein Urmodell gießen (wenn Sie so wollen, manuell hergestellt), warten und die Teile zu Hause gießen.
• Haltbarkeit . Kunststoffmaterialien haben eine große Haltbarkeit. Sie haben eine gute Stabilität, Ermüdungsfestigkeit und Reibungseigenschaften. Sie sollten jedoch versuchen, sie vor UV-Licht und niedrigen Temperaturen zu schützen, da einige Polymere unter solchen Bedingungen spröde werden.
• Zuverlässigkeit . Kunststoff-Prototyping-Prozesse sind gut entwickelt. Es gibt viele professionelle Spritzgussdienstleister, die solche Techniken täglich anwenden. Wenn Sie Zweifel an der Wahl der besten Methode und der Art ihrer Durchführung haben, können Sie sich immer an die Profis wenden.
• Recyclingfähigkeit . Die Zeit, in der die Plastikverschmutzung das größte ökologische Problem war, ist vorbei. Moderne Industriekunststoffe sind recycelbar ausgelegt, ihre Herstellung erfolgt ohne größere schädliche Abfälle.
• Vorlaufzeit . Moderne Rapid-Prototyping-Verfahren eignen sich perfekt für die Herstellung von Kleinserien von Kunststoffteilen. In einigen Fällen können Sie Ihren Prototyp innerhalb einer Woche erhalten, indem Sie bei den Spritzgussdiensten bestellen. All dies ist darauf zurückzuführen, dass das Kunststoff-Prototyping nur sehr wenig Nachbearbeitung erfordert.

Wo Kunststoff-Prototypen helfen können

Prototypenteile aus Kunststoff werden nicht nur zur Herstellung von Küchengeschirr und Haushaltsgeräten verwendet. Sie haben viel mehr Verwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise bestehen viele medizinische Produkte aus Kunststoff, da sich einige Polymere gut mit menschlichem Gewebe verbinden und sehr leicht sind. Transparente Kunststoffteile sind in der Automobilbeleuchtung weit verbreitet. Sie sind weniger spröde als Glas. Viele Kunststoffe sorgen für eine gute Isolierung oder Wärmeisolierung von Teilen. Wenn das Produkt also einige Oberflächen hat, die erhitzt werden oder unter Hochspannung stehen, sorgen Kunststoffgriffe und -gehäuse für die Sicherheit des Benutzers. Aufgrund ihrer guten Reibungseigenschaften werden einige Polymere zur Herstellung billiger und effizienter Lager verwendet.

Die 4 wichtigsten Arten von Rapid Plastic Prototyping-Optionen

Mit den rasanten Fortschritten in der Fertigungsindustrie, dem Gießen, dem 3D-Druck, dem Spritzgießen und der CNC-Bearbeitung. Diese Technologien, die auf schnellen, CAD-basierten 3D-Prototyping-Werkzeugen basieren, sind in Kunststoffteilen weit verbreitet.

1. Gießtechniken für die Herstellung von Kunststoffprototypen

Der Silikonguss ist ein großartiges Verfahren für die Herstellung von Kunststoffprototypen in kleinen Stückzahlen, da ein Urmodell (ein Muster) erforderlich ist, um die Formen herzustellen. Üblicherweise hängst du das Urmodell über einem leeren Tank auf. Dann fügen Sie dem Modell einige technologische Elemente (normalerweise auch Kunststoff) hinzu, wie den Kanal, in den Kunststoff gegossen wird, die Belüftung usw. Danach gießt man flüssiges Silikon in den Tank, wartet bis es fest ist und härtet es manchmal im Ofen aus. Sie teilen die Form in zwei Hälften und sie ist bereit, bis zu 25 Kunststoffteile herzustellen. Es sind keine Kapitalinvestitionen erforderlich

2. Wie man 3D-Druck für das Kunststoff-Prototyping einsetzt

Additive Manufacturing oder wie es oft auch als 3D-Druck bezeichnet wird, ist ein vergleichsweise innovatives Verfahren zur Herstellung verschiedener Teile. Was den 3D-Druck ausmacht, ist die Massenänderung. Der Rohling ist normalerweise größer als das letzte Teil. Ganz anders sieht es bei der AM aus. Der leere Teil ist entweder Pulver oder ein dünner Faden. Es wird Schicht für Schicht auf die Grundplatte des Druckers aufgetragen und gesintert oder ausgehärtet, um den aktuellen Querschnitt des Teils zu kopieren. Seit seiner Erfindung in den 1980er Jahren hat AM einen großen Schritt gemacht. Die Präzision, Oberflächenbeschaffenheit, Materialauswahl und Vorlaufzeit der additiven Fertigung.

Selektives Lasersintern (SLS)

Selektives Lasersintern ist das erste Verfahren unter den vielen additiven Fertigungsverfahren, die für das Rapid Plastic Prototyping verwendet werden. Es ist die universellste Art von additiven Verfahren, die für praktisch jede Art von Material verwendet werden kann. Darunter sind natürlich auch Kunststoffe. Sie erfordern nicht viel Laserleistung, um zusammengesintert zu werden, und der Hauptvorteil des Verteilens von Pulver auf der Grundplatte besteht darin, dass sie bis zu einem gewissen Grad als Stützstruktur für überhängende Elemente dient.

Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM ist das billigste und einfachste additive Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprototypen. Viele Bastler bauen FDM-3D-Drucker zu Hause. FDM verwendet Rohmaterial in Form eines Kunststofffadens, der verflüssigt und in Form des aktuellen Querschnitts des Teils auf der Platte abgelegt wird. Überhängende Strukturen werden durch die Verwendung eines anderen Materials unterstützt – einer spröderen Art von Kunststoff, der sich leicht entfernen lässt. Insgesamt ist FDM das billigste Verfahren, das die schlechteste Oberflächenbeschaffenheit und -qualität liefert und mehr Nachbearbeitung erfordert, wenn die Ästhetik wichtig ist.

Stereolithographie (SLA)

SLA gilt als Vater aller 3D-Druckverfahren. Es ist auch das Verfahren mit der besten Teilequalität. Die Oberflächengüte ist nahezu perfekt und die Präzision nur durch den UV-/Laserlichtdurchmesser begrenzt. Das Verfahren wird häufig zur Herstellung von Urmodellen für zukünftige Gussteile und Prototypen verwendet, wenn es um Ästhetik geht. SLA ist jedoch das teuerste Verfahren, da das flüssige Polymer sehr teuer ist und Sie eine beträchtliche Menge davon in den Tank gießen müssen. Ein weiteres Problem bei SLA sind die Support-Strukturen. Sie können nur aus dem Modellmaterial hergestellt werden und müssen mechanisch entfernt werden. Das kann auf der Oberfläche Flecken hinterlassen, die nachbearbeitet werden müssen.

Multijet-Druck (MJP)

Der Multijet-Druck ist eine der beliebtesten Optionen für Prototypen aus Kunststoff, da er viele der Vorteile von FDM bietet und einige Nachteile des SLA-Prozesses fehlen. Der Sinn von MJP besteht darin, den Rohkunststoff zu Tröpfchen zu schmelzen und diese in der gewünschten Kontur aus der Düse des Druckers auszugeben. Der Vorteil von MJP ist, dass die Qualität der Teile ähnlich der von SLA ist, aber Sie müssen nicht einen ganzen Tank mit flüssigem Polymer füllen und überlegen, was Sie mit dem Rest machen werden. MJP ist auch das einzige Multicolor-Verfahren unter den genannten.

Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Prototypen

Trotz der Erfolge im Bereich der additiven Fertigung erfordern die Kunststoffteile in vielen Fällen eine Art Nachbearbeitung. Zu den am weitesten verbreiteten Verfahren gehören spanende Bearbeitung, Polieren und chemische Prozesse. Die erste Technik ist ziemlich einfach. Sie bauen das gefertigte Teil in eine Werkzeugmaschine ein und bearbeiten es mit einer Fräse. Polieren ist ein bekannter Vorgang. Es verwendet eine spezielle Paste und ein Polierinstrument, um das perfekte Oberflächenfinish zu erzielen. Zu den chemischen Prozessen gehören die Acetonverarbeitung und -beschichtung. Die erste davon verwendet gasförmiges Aceton, um die Oberfläche des Teils zu schmelzen und glatter zu machen. Das Verfahren ist sehr effizient, aber für eine begrenzte Anzahl von Polymeren geeignet. Die Beschichtung ist universeller. Sie bedecken das Teil im Grunde mit Farbe oder einem anderen Element, um die Oberflächenqualität zu verbessern.

Sind Sie bereit, Ihr neues Projekt jetzt zu starten?

3. So erstellen Sie einen Kunststoff-Prototypen mit Schnellspritzguss

Das schnelle Kunststoff-Spritzgießen ist eine Variation der herkömmlichen Spritzguss-Fertigungstechnologie. Der Hauptunterschied liegt in den Details. Zum Beispiel haben schnelle Formen mehr Verbindungen. Der Hohlraum der Form ist mit der Basis verbunden. Wenn Sie also das Design ändern müssen, können Sie einfach die Kavität entfernen und ändern, ohne andere Elemente zu ändern. Dies verringert die Genauigkeit, erhöht aber die Flexibilität. Außerdem werden anstelle von gehärtetem Stahl, der für Millionen von Iterationen geeignet ist, Aluminiumlegierungen verwendet. Sie sind zwar weniger langlebig, aber ihre Herstellbarkeit ist bis zu 5-mal besser. Alle Modifikationen ermöglichen es, den Kunststoffspritzguss auch für Prototypen einzusetzen. Es ist jedoch ratsam, es für die hochwertigsten Arbeiten zu verwenden, da das Verfahren immer noch recht kostspielig ist.

4. Bei der Verwendung von CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Kunststoffteilen

Wenn es um bearbeitete Kunststoff- und Metallkomponenten geht, verwenden viele Hersteller von Kunststoffprototypen die CNC-Bearbeitung für Form-, Pass- und Funktionstests von Kunststoffteilen aufgrund ihrer Vorteile im Prototypenbereich. Mit der Verbesserung der Materialauswahl in Produktionsqualität, die die Bearbeitung mit sich bringt, verwenden wir bei Wayken CNC-Prototyping, um Kunststoffprototypen und Metallteile zu erstellen, die es Ihrem Designteam ermöglichen, das Aussehen und die Funktion des endgültigen Produkts genau zu simulieren und gleichzeitig die Gültigkeit der Montagearbeit widerzuspiegeln. und geben Sie die gültige Zeit und den Raum, um das Design zu ändern und zu optimieren.

Die Zukunft der Rapid-Plastic-Prototyping-Technologie

Die Mehrheit der Fachleute prognostiziert, dass die additive Fertigung in Zukunft einen noch größeren Teil des Prototyping-Marktes einnehmen wird. Es ist schließlich perfekt für den Fall. Wenn weitere Entwicklungen vorgenommen werden, um die Druckgeschwindigkeit und die Teilequalität zu erhöhen. Auch Porosität ist ein aktuelles Thema. Es wird viel geforscht, um die Unzulänglichkeiten des 3D-Drucks zu überwinden, und es ist wahrscheinlich, dass AM in den nächsten zehn Jahren die perfekte Wahl für das Kunststoff-Prototyping sein wird, wenn nicht ein anderes innovatives Verfahren erfunden wird. Wenn Sie weitere Informationen wünschen, finden Sie unsere Möglichkeiten zur Kunststoffbearbeitung.