Metallprototyp:Untersuchung von vier Metall-Rapid-Prototyping-Methoden

Ein Prototyp ist ein physisches Modell oder ein Muster, das hergestellt wird, um ein neues Design, Konzept oder Verfahren in einem frühen Stadium zu verifizieren. Es wird in einer Reihe von Branchen eingesetzt, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Elektronik und Architektur.

Metallprototypen können nie genug Anerkennung für ihre Rolle in unserer Gesellschaft bekommen. Sie sind so wichtig, dass jedes Produkt, das wir in unserem täglichen Leben verwenden, mit ihnen beginnt. Denn der Prototyping-Prozess ist der Schritt zwischen der Bewertung und der Finalisierung einer neuen Idee.

Was ist ein Metallprototyp?

Ein Metallprototyp ist ein Objekt, das als Muster oder Modell eines neuen Produkts verwendet wird. Der Prototyp ermöglicht es Herstellern und Designern, eine Idee oder ein Konzept in ein physisches Objekt umzuwandeln. Der Artikel kann dann als Teil des Produktentwicklungsprozesses für Tests, Demonstrationen oder weitere Designarbeiten verwendet werden.

Ein Metallprototyp kann mit einer Vielzahl von Methoden hergestellt werden, einschließlich 3D-Druck, CNC-Bearbeitung, Gießen, Blechprototypen usw. Während diese Prototypen aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt werden können, Aluminium, Kohlenstoffstahl, Blech, Messing, Kupfer, und Bronze werden am häufigsten verwendet.

Anwendung und Funktion von Metallprototypen

1. Metallprototypen werden in den unterschiedlichsten Branchen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen eingesetzt. Sie können in der Bauindustrie verwendet werden, um Modelle von neuen Gebäuden oder Brücken zu bauen, oder im Automobilbereich, um Autos oder Lastwagen zu bemustern.

2. Herstellungsprozesse verwenden auch flüssiges Metall, um Prototypen oder Testmodelle von neuen Werkzeugen, Befestigungselementen, elektronischen Geräten oder Haushaltsgegenständen herzustellen.

3. Hersteller können den Prototyping-Prozess verwenden, um neue Werkzeuge zu testen und zu verfeinern, bevor die Fertigung und Fertigung in vollem Umfang beginnen. Ein Metallprototyp kann viele verschiedene Formen annehmen, abhängig von den Zielen des Entwicklers. Es kann einfach als physische Darstellung des vorgeschlagenen Objekts ohne tatsächliche Funktionalität dienen.

Einige Prototypmodelle haben möglicherweise die volle Funktionalität und können genau die gleichen Aufgaben oder Aktionen ausführen wie das vorgeschlagene Objekt. Beispielsweise kann ein Metallprototyp für ein neues Handgerät nur aus einem hohlen Gehäuse bestehen, das zur Herstellung detaillierter Prototypen verwendet werden kann.

4. Metallprototypen bieten Herstellern und Designern viele Vorteile. Sie können verwendet werden, um Designs oder Funktionen zu testen, damit der Hersteller das Produkt verbessern kann, bevor er mit der Produktion beginnt. Sie können auch verwendet werden, um Investoren oder potenzielle Käufer für ein neues Produkt zu begeistern.

Warum sollten Sie sich für die Herstellung von Metallprototypen entscheiden?

Nachdem ich mich entschieden habe, einen schnellen Prototypen herzustellen, taucht eine weitere Frage auf:Soll ich einen Prototypen aus Metall oder aus Kunststoff herstellen? Im Vergleich zu Kunststoff weist Rapid Prototyping aus Metall einige Wettbewerbsvorteile auf. Um die Vorteile kennenzulernen, werfen wir einen Blick auf das Folgende:

1. Ausgezeichnete Stärke

Edelstahl-, Aluminium-, Titan- und Magnesiumlegierungen haben einige herausragende Eigenschaften, von denen eine ihre Stärke und Haltbarkeit ist.

Wenn das konstruierte Teil extremen Bedingungen wie immenser Hitze, Wind und Schwergewichten ausgesetzt werden soll, ist dies eine perfekte Lösung, da die meisten Kunststoffteile einfach nicht so stark und haltbar sind.

2. Unglaubliche Kosteneffizienz

Intuitiv denken wir vielleicht, dass Kunststoff billiger ist als Metall, was bis zu einem gewissen Grad richtig ist. Kunststoffkomponenten verschleißen jedoch leichter und sollten früher ersetzt werden.

Ein weiterer Grund, der es kostengünstiger macht, das Teil aus Metall statt aus Kunststoff herzustellen, ist die einzigartige Struktur. Daher ist der Metallprototyp in einigen Fällen potenzieller und wettbewerbsfähiger als Kunststoff.

3. Metallische Oberfläche

Wenn Sie nach einer metallischen, glatten und glänzenden Oberfläche suchen, ist dies definitiv der richtige Weg. Darüber hinaus können Metallprototypen eloxiert werden, um eine korrosionsbeständige Oberfläche zu erzielen, während Kunststoffprototypen nur lackiert werden können. Auch das macht Metall-Prototyping einzigartig.

4. Vielseitige Anwendungen

Der Werkstoff Metall selbst ermöglicht mehr Gestaltungsfreiheit und ist vielseitig einsetzbar. Sowohl in der Prototyp- als auch in der Produktionsphase ist Metall sowohl aus funktionalen als auch aus ästhetischen Gründen vorzuziehen.

4 Methoden zur Herstellung Ihrer Metallprototypen

Es gibt verschiedene Methoden, um Metallprototypen herzustellen, und so wie jede Münze zwei Seiten hat, zeigen verschiedene Methoden unterschiedliche Vor- und Nachteile. Beim Metall-Rapid-Prototyping umfassen diese Technologien CNC-Bearbeitung, Metall-3D-Druck, Blechherstellung, Metallgussverfahren und andere Prozesse. Sehen wir uns nun die Vor- und Nachteile der einzelnen an.

1. CNC-Bearbeitung von Metallprototypen

CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control Machining) bezieht sich auf einen computergestützten Herstellungsprozess, der gängige Techniken für vorprogrammierte Software verwendet, um die gesamte Bewegung der Produktionsausrüstung zu steuern.

Materialien, die für die CNC-Metallbearbeitung geeignet sind, umfassen Aluminiumlegierungen, Kupfer, Stahl (insbesondere Edelstahl), Titanlegierungen, Zinklegierungen und Magnesiumlegierungen. Obwohl es sich um eine beliebte Herstellungsmethode handelt, sind die Vor- und Nachteile einigen immer noch unbekannt.

Einige CNC-Maschinen arbeiten nur auf X- und Y-Ebenen, während andere auf drei Dimensionen (X-, Y-, Z-Ebenen) arbeiten. Typischerweise können Sie 3-, 4-, 3+2- und 5-Achsen-Maschinen in einer CNC-Maschinenwerkstatt mit der besten Lösung sehen.

Hauptvorteile:

Kein MOQ – Da für die CNC-Bearbeitung keine Form benötigt wird, gibt es kein MOQ. Daher liegt der Stückpreis für 10 Stück und 30 Stück sehr nah beieinander. Wenn Sie Metallkomponenten in kleinen Stückzahlen herstellen möchten, ist die CNC-Bearbeitung die perfekte Option.

Weitere Materialoptionen – Wie oben erwähnt, gibt es eine große Auswahl an Metallblöcken, wenn es darum geht. Aluminium, Stahl und Kupfer werden jedoch am häufigsten gewählt, da sie hervorragende mechanische und thermische Eigenschaften bieten.

Hohe Präzision – In der Medizin-, Luft- und Raumfahrt- und Roboterindustrie ist oft Hightech im Einsatz, und die in diesen Bereichen verwendeten Komponenten müssen hochpräzise sein. Es kann kompliziert, hochpräzise und stark sein.

Nachteile:

Höhere Stückkosten – Obwohl auf CNC-Maschinen hochpräzise gefertigt werden kann, kann dies bei komplexen Projekten zeitaufwändig sein. Im Gegensatz zum Gießen oder Drucken ist es kostspielig, wenn die Menge beträchtlich ist. In solchen Fällen ist eine CNC-Bearbeitung nicht zu empfehlen, wenn keine Anforderungen an die Oberfläche und Genauigkeit gestellt werden.

Materialabfall – Es ist ein subtraktives Herstellungsverfahren für die Massenproduktion, was bedeutet, dass etwas Material von den Metallblöcken entfernt wird, sodass Materialverschwendung unvermeidlich ist.

2. 3D-Druck von Metallprototypen

Der Metall-3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, ist eine Technologie, die physische Objekte baut, indem Schichten aus haftenden Materialien wie Metallpulver oder Kunststoffpulver unter Verwendung digitaler Modelldateien gedruckt werden.

Der 3D-Druck, der als neuer Star in der Fertigungsindustrie aufsteigt, fungiert als zusätzliche oder alternative Technologie und erfreut sich in den letzten Jahren eines rasanten Wachstums. Es ist in der Regel nützlich für leichte und komplexe Einzelstücke mit kurzer Lebensdauer.

Hauptvorteile:

Designfreiheit – Hinterschneidungen und innere Strukturen sind schwierig für die CNC-Bearbeitung, daher ist der 3D-Druck die einzige Methode, um sehr komplexe Merkmale herzustellen. Es ermöglicht Designern und Ingenieuren, einen physischen Prototyp ohne Designeinschränkungen zu erstellen.

Schnelle Bearbeitungszeit – Neben der Gestaltungsfreiheit hat der 3D-Druck noch einen weiteren Vorteil:die Herstellung eines Metallprototyps in kurzer Zeit. Es ist geeignet, wenn eine kurze Produktionszeit erforderlich ist, insbesondere für Designprojekte.

Nachteile:

Grobe Oberfläche – Im Vergleich zu CNC-bearbeiteten Teilen sind 3D-gedruckte Metallprototypen weniger stark und haben eine rauere Oberflächenbeschaffenheit. Sie können die grobe Berührung spüren und die unebene Oberfläche sehen.

Geringe Kosteneffizienz – Obwohl Sie sehen können, dass 3D-gedruckte Kunststoffprodukte heutzutage ziemlich häufig sind, ist der 3D-Druck von Metall nicht so verbreitet, da das zum Drucken verwendete Metallpulver teuer ist. Dies widerspricht dem Geschäftsmodell, bei dem der Gewinn das Wichtigste ist.

3. Metallguss-Prototypen

Es ist ein Verfahren zum Formen von starren Metallgussteilen. Geschmolzenes Metall wird in eine Form gegossen und wenn das Metall und die Form abkühlen, wird das Metallteil aus der Form entfernt und in die nächste Runde überführt.

Dieses Verfahren wird seit Tausenden von Jahren verwendet und es wächst immer noch. Feinguss ist eine kostengünstige Möglichkeit, große Mengen mit komplexen Formen und Designs herzustellen.

Mit der Entwicklung der Technologie können Menschen heutzutage die Form 3D-drucken oder CNC-bearbeiten, was die Herstellung von Prototypen billiger und schneller macht.

Hauptvorteile:

Produktionsqualität – Manchmal wenden sich unsere Kunden an uns, um einen Metallprototypen zu erhalten, aber sie fragen nach Metallguss, wenn sie mit der Massenproduktion fortfahren. Sollen also die Endprodukte im Guss hergestellt werden, liefern Prototypen Fertigungsqualität. Sie erhalten etwas Funktionales und Solides, wodurch es dem, wofür Sie bezahlen, würdig ist.

Größe und Gewicht – Wenn Sie einen 20-Fuß-Prototypen aus Metall bauen möchten, ist das Gießen Ihre einzige Wahl. Es ist einfach zu groß, sodass es unwahrscheinlich ist, dass es durch CNC- oder 3D-Druck hergestellt wird. Größe und Gewicht sind nicht auf das Gießen beschränkt. Es kann verwendet werden, um alles zu erstellen, von einem kleinen Tischgerät bis hin zu einem Entsalzungstank in Werksausführung.

Nachteile:

Hohe Formkosten – Obwohl die Form für die zukünftige Verwendung reserviert werden kann, sind die Kosten der Form zu hoch für ein Metallprototypprojekt mit geringem Volumen. Es ist eher eine Technik für die Massenproduktion.

Grobe Oberfläche – Metallguss-Prototypen haben eine relativ raue Oberflächenbeschaffenheit und daher sollten größere Toleranzen berücksichtigt werden. Dies ist nicht geeignet für Prototypen mit passenden Schnittstellen.

4. Prototypen aus Blech

Die Blechfertigung ist eine weitere Methode zur Herstellung von Prototypen. Während des Blech-Prototypings werden Bleche mit der Standarddicke (normalerweise dünn) auf einen Tisch gelegt, wo ein Laserschneider mit Hilfe eines Programms die Musterung durchführt.

Anschließend werden je nach Geometrieanforderungen unterschiedliche Umformprozesse wie Drücken, Biegen, Stanzen und Schweißen durchgeführt. Der Blechprototyp ist für das Gehäuse, das Gehäuse und die strukturellen Rahmen geeignet.

Hauptvorteile:

Kostengünstig – Aufgrund seiner schnellen Bearbeitungszeit ist das Blech-Prototyping eine Metallbearbeitungsmethode, die qualitativ hochwertige Teile liefert.

Austauschbar- Einer der größten Vorteile von Blech ist, dass es ersetzt werden kann. Wenn mehrere Komponenten zur Montage verwendet werden, können das einzelne Teil oder die einzelnen Teile entfernt und durch neue ersetzt werden. Das spart Kosten, vor allem bei neuen Änderungen oder Anpassungen, die vorgenommen werden müssen.

Produktionsqualität – Da Prototyping ein Schritt zwischen Design und Endprodukt ist, ist die Produktionsqualität wichtig, um das Produkt zu testen, und Blechprototypen sind in der Regel Endproduktqualität

Nachteile:

Eingeschränkte Gestaltungsfreiheit – Im Gegensatz zum CNC- oder 3D-Druck lässt das Blech-Prototyping nicht so viel Designfreiheit zu.

Größere Maßtoleranz – Im Vergleich zu anderen Metallbearbeitungsmethoden kann die Blechprototypisierung nicht so enge Maßtoleranzen erreichen.

Kurz gesagt, wenn Sie eine schnelle Bearbeitungszeit und niedrige Kosten benötigen, ist der 3D-Druck die beste Option. Wenn Sie jedoch ein hohes Maß an Genauigkeit oder komplexe Geometrie benötigen, ist die CNC-Bearbeitung die bessere Wahl. Metallguss und Blechprototypen sind gute Optionen für große oder komplexe Teile. Unabhängig davon, für welche Methode Sie sich entscheiden, arbeiten Sie unbedingt mit einem qualifizierten Prototypenhersteller zusammen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

6 wichtige Überlegungen zum Metal Rapid Prototyping

1. Materialeigenschaften :Beim Prototyping mit Metall ist es wichtig, die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Materials zu berücksichtigen. Unterschiedliche Metalle haben unterschiedliche Stärken und Dichten.

Material für Rapid Prototyping aus Metall kann mithilfe von CNC-Maschinen, direktem Metall-Lasersintern, Laserschneiden oder gedruckten Teilen für ein perfektes Design hergestellt werden.

2. Bearbeitbarkeit :Die Bearbeitbarkeit eines Metalls bezieht sich auf seine Fähigkeit, mit Werkzeugmaschinen geschnitten oder geformt zu werden. Einige Metalle sind besser bearbeitbar als andere, was bedeutet, dass sie leichter in die gewünschte Form gebracht werden können.

3. Werkzeuge :Um einen Metallprototyp herzustellen, müssen Sie spezielle Werkzeuge verwenden. Diese Werkzeuge können teuer und möglicherweise nicht ohne weiteres verfügbar sein. Es ist wichtig zu überlegen, ob die Kosten und die Verfügbarkeit von Werkzeugen ein Problem darstellen, bevor Sie ein Metall für das Prototyping auswählen.

4. Oberflächenbeschaffenheit :Die Oberflächenbeschaffenheit der Metallteile kann beim Prototyping ein wichtiger Aspekt sein. Einige Metalle haben eine rauere Oberflächenbeschaffenheit als andere, was das Aussehen und die Funktion des Prototyps beeinträchtigen kann.

5. Kosten :Die Form und die Art des subtraktiven oder additiven Prozesses eines Prototyps bestimmen seine Vorlaufzeit, komplexes Design braucht mehr Zeit. Die Kosten für das Prototyping mit Metall können erheblich sein, insbesondere wenn Spezialwerkzeuge erforderlich sind. Es ist wichtig, die Material- und Herstellungskosten zu berücksichtigen, bevor man sich für ein Metall für Rapid Prototyping entscheidet.

6. Volumen und Budget :Das Volumen der Massenproduktion kann entsprechend Ihrem Budget und der oben genannten geeigneten Methode angepasst werden.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend sind Metallprototypen ein wichtiger Schritt im Produktentwicklungsprozess. Sie ermöglichen es Ihnen, Ihr Design zu testen und alle notwendigen Änderungen vorzunehmen, bevor Sie mit der Fertigung fortfahren.

Darüber hinaus können sie Ihnen helfen, Geld und Zeit zu sparen, indem sie potenzielle Probleme frühzeitig erkennen. Indem Sie die Vorteile von Metallprototypen verstehen, können Sie sicherstellen, dass Ihr Produktentwicklungsprozess so effizient wie möglich ist.

Mit fortschrittlicher Ausrüstung und einem hochqualifizierten professionellen Team ist WaKen auf Rapid Prototyping aus Kunststoff und Metall spezialisiert. Von CNC mit engen Toleranzen mit kundenspezifischen Oberflächen bis hin zu 3D-Druck mit komplexen Geometrien und kostengünstigem Rapid Tooling können wir Ihnen helfen, die Agilität in jeder Phase des Produktlebenszyklus zu steigern. Kontaktieren Sie uns noch heute, um weitere Anleitungen zu Ihren Projekten zu erhalten!