4 Best Practices für CNC-Prototyping

Die Prototypenerstellung ist eine integrale Phase des Produktionslebenszyklus, die Konstrukteuren und Ingenieuren dabei hilft sicherzustellen, dass ihre Teilekonstruktionen vollständig validiert und optimiert werden, bevor die Fertigung beginnt. Prototypen und Mock-ups können verwendet werden, um den Proof-of-Concept zu demonstrieren oder bestimmte Material- oder Leistungsmerkmale zu testen.

Unabhängig von der Anwendung kann das Prototyping den Designzyklus verkürzen, Teile für die Endnutzerfunktionalität optimieren, Produktentwicklungsteams dabei unterstützen, Herausforderungen zu antizipieren, bevor sie kostspielige Neukonstruktionen verursachen, und Möglichkeiten zur Kostensenkung finden. Letztendlich macht Prototyping die Produktion effizienter und kostengünstiger.

Neue Technologien verfeinern den Prototyping-Prozess. Die additive Fertigung oder der 3D-Druck hat beispielsweise zur Entwicklung des Rapid Prototyping geführt, das es Ingenieuren und Produktionsteams ermöglicht, präzise, ​​funktionale Teile schneller und wirtschaftlicher als je zuvor zu erstellen.

Während der 3D-Druck für das Rapid Prototyping immer üblicher wird, ist die CNC-Bearbeitung immer noch eine beliebte Option. Bei einer Vielzahl von Materialien, die extremen Umgebungen standhalten können, kann die Bearbeitung von Prototypen nützlich sein.

Hier sind einige Best Practices für das Prototyping für die CNC-Bearbeitung.

Prototypen einfach halten

Da Metalle viel höheren Temperaturen und Drücken standhalten können als Kunststoff, werden bearbeitete Metalle verwendet, um die Formen und Werkzeuge herzustellen, die beim Spritzgießen und Druckgießen verwendet werden. Eine primäre Möglichkeit, die Bearbeitungskosten niedrig zu halten, ist die Rationalisierung von Prototypdesigns.

So ist beispielsweise die Formschräge unabdingbar, damit Druckguss- und Spritzgussteile unbeschadet aus der Form ausgeworfen werden können. Der Entwurf erfordert jedoch eine komplexe, zeitaufwändige Bearbeitung, die möglicherweise nicht erforderlich ist, oder einen sparsamen Einsatz von Ressourcen während der Prototyping-Phase.

Darüber hinaus erfordern Merkmale wie Winkel und Hinterschneidungen mehrere Einstellungen oder Spezialwerkzeuge, die beide die Entwicklungszeit und die Produktionskosten für Prototypen erheblich erhöhen können. Überlegen Sie vor dem Einreichen eines Prototyps, welche Funktionen während der Entwicklung unbedingt gesehen werden müssen und welche nur die Kosten erhöhen.

Konstruktion unter Berücksichtigung der Werkzeuggeometrie

Die Rotation ist ein Kernelement der Funktionsweise von CNC-Bearbeitungsvorgängen, und die axialen Qualitäten der Schneidwerkzeuge oder des Werkstücks müssen bei der Prototyp-CNC-Bearbeitung berücksichtigt werden.

Die meisten Schneidwerkzeuge sind zylindrisch und haben eine begrenzte Schnittlänge, was bedeutet, dass alle Schneidvorgänge die Form des Werkzeugs tragen. Innenecken und andere Merkmale haben daher einen Radius, wobei größere Radien zu schnelleren Bearbeitungszeiten führen.

Interne Merkmale können auch eine zusätzliche oder komplexere maschinelle Bearbeitung erfordern, wenn die Konstruktion der Schneidwerkzeuge bei der Konstruktion des Teils nicht berücksichtigt wird. Wenn das Team beispielsweise überprüfen wollte, ob die äußeren Verbindungsmerkmale eines Teils korrekt konstruiert waren, verzichteten sie auf die Bearbeitung der inneren Merkmale und bearbeiteten nur die Außenseite. Rapid Prototyping auf CNC-Drehmaschinen – bei dem das Werkstück, aber nicht die Schneidwerkzeuge gedreht werden – eignet sich hervorragend für Schrauben und Türklinken, ist jedoch nicht gut für Teile geeignet, die nicht achsensymmetrisch sind.

Standardtoleranzen verwenden

Engere Toleranzen erfordern möglicherweise eine Kombination aus spezialisierten Schneidwerkzeugen, detaillierter Bearbeitung oder zusätzlichen Vorrichtungen und Vorrichtungen, um sie zu erreichen. Wenn engere Toleranzen erforderlich sind, kann der Prototyp verwendet werden, um die wahren Kosten für das Erreichen dieser Einschränkungen aufzuzeigen. Dies könnte das Team veranlassen, den Toleranzstapel zu überprüfen, um zu sehen, ob eine Lockerung eine Option ist.

Auftragsvolumen erhöhen

Aufgrund der damit verbundenen Einrichtung wird die CNC-Bearbeitung normalerweise nicht für Aufträge mit geringem Volumen verwendet, da die Stückkosten recht hoch sein können. Dies schafft ein potenzielles Problem für Teams, die CNC-Kunststoffprototypen oder Metallprototypen bearbeiten möchten. Eine Strategie besteht jedoch darin, zu sehen, wie sich die Angebote ändern, wenn die Prototypenbestellungen um einige zusätzliche Stück steigen. Sehr oft senkt eine Erhöhung des Produktionsvolumens die Preise pro Einheit drastisch, ohne dass nennenswerte Gemeinkosten entstehen.

Prototyp mit einem erfahrenen Fertigungspartner

Die Prototypenerstellung ist ein entscheidender Schritt im Produktionslebenszyklus, der dazu beiträgt, sicherzustellen, dass die Teilekonstruktionen vollständig optimiert sind, bevor die Fertigung beginnt. Die CNC-Bearbeitung kann eine hocheffiziente Methode des Rapid Prototyping sein, solange sich die Produktteams um die einzigartigen geometrischen Anforderungen des Bearbeitungsprozesses kümmern und daran arbeiten, sicherzustellen, dass die Abläufe rationalisiert werden.

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