В настоящее время в производстве используются несколько технологий быстрого прототипирования. Возможно, как производитель, вы пытаетесь определить, какая техника быстрого прототипирования лучше всего подойдет для вашей компании и вашего продукта. Здесь мы перечислим наиболее популярные техники и процесс, который каждая из них использует. Мы также включим преимущества и недостатки каждой техники.
Основные виды быстрого прототипирования — это стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS) или селективное лазерное плавление (SLM), и моделирование методом послойного наплавления (FDM). Каждый тип имеет свой процесс и преимущества.
Основной процесс
Основной процесс техник быстрого прототипирования — использование модели в CAD-файле, которая программным обеспечением делится на тонкие слои. На основе этих данных 3D-принтер добавляет выбранный материал для воссоздания исходного продукта. Этот процесс является аддитивным, в отличие от традиционных субтрактивных методов обработки. Каждый тип технологии быстрого прототипирования использует свою версию этого базового процесса. Такой тип прототипирования позволяет производить детали более экономично, без необходимости в специальном инструменте, и с большим диапазоном дизайнов, чем традиционные методы прототипирования.
Основной процесс техник быстрого прототипирования
Стереолитография
Большинство методов 3D-прототипирования началось в 80-х годах, когда Хидео Кояма создал процесс объединения ультрафиолетового света с фотореактивным полимером для создания твердого объекта. Кояма не запатентовал этот процесс, поэтому человек по имени Чарльз Халл создал формат файла для стереолитографии и запатентовал этот процесс. Мистер Халл также ввел термины быстрого прототипирования и 3D-печати.
Стереолитография, или SLA, — это хорошо известная форма 3D-печати. SLA требует использования 3D CAD-программного обеспечения для создания геометрии объекта и поддержки, необходимых для добавления структуры к объекту (Star). SLA может создавать очень детализированные и гладкие поверхности (Protosys). Еще одним важным преимуществом SLA-печати является возможность быстрого создания деталей, иногда за менее чем один день. Недостатки SLA-печати — это ограничение размера объекта и высокая стоимость процесса. SLA-печать в основном популярна для тестирования аспектов нового дизайна перед массовым производством.
Селективное лазерное спекание
Селективное лазерное спекание, или SLS, было разработано в рамках государственной программы в середине 80-х годов. Спекание — это процесс соединения порошкообразного пластика или металла с помощью давления и/или тепла. Этот процесс создает прочный, твердый объект, пригодный для производства. SLS не требует поддержки, как SLA. Это большое преимущество, так как дизайнер не ограничен определенными требованиями к конструкции. Еще одним преимуществом является отсутствие необходимости в специальных инструментах или формах для изготовления деталей, что помогает сбалансировать стоимость производства детали с помощью SLS. С помощью CAD-файла и SLS деталь можно произвести за один день, что делает эту технику быстрого прототипирования идеальной для создания жизнеспособных прототипов, деталей со сложным дизайном и единичных экземпляров.
Селективное лазерное спекание
Моделирование методом послойного наплавления (FDM)
Как и в предыдущих методах прототипирования, моделирование методом послойного наплавления, или FDM, было разработано в 80-х годах. Этот метод наиболее известен большинству людей. Эта техника использует катушку пластика или металла, который подается через сопло по слоистому шаблону для создания объекта. Этот тип 3D-печати делает процесс проще и дешевле, с меньшими машинами и различными типами материалов для печати. Хотя сопло может ограничивать детали дизайна, возможность использования более одного типа материала добавляет универсальности возможностям дизайна. В то время как производство больших партий с помощью этого процесса в настоящее время не применяется, этот тип техники быстрого прототипирования хорош для быстрого производства небольших партий деталей по эффективной цене.
Моделирование методом послойного наплавления (FDM)
Селективное лазерное плавление
Селективное лазерное плавление, или SLM, использует CAD-модель для создания объекта с помощью напечатанных 2D-слоев металла, используя как спекание, так и сварку для создания полностью плотного изделия. Это популярная техника быстрого прототипирования, потому что сложные конструкции и внутренние элементы, снижающие вес и повышающие прочность, реализуются быстро и эффективно. Эта техника популярна в автомобильной, медицинской и аэрокосмической промышленности.
Селективное лазерное плавление
Какая техника подходит вам?
Выбор правильной популярной техники быстрого прототипирования зависит от типа компонента или объекта, который вы разработали. Какая техника лучше всего подойдет для материала, размера, сложности, временных рамок и дизайна вашего продукта? Важно понять преимущества и недостатки каждой техники, чтобы определить, какую выбрать.
Например, SLA обладает высокой точностью, детализацией и присутствует в промышленности. Однако она ограничена в доступных материалах, требует поддержки и должна быть затвержеваема после производства. SLS, с другой стороны, не требует пост-обработки, имеет ограниченную необходимость в поддерживающих структурах и более широкий выбор материалов. Однако требует некоторой отделки, а смена материалов может быть сложной по сравнению с другими техниками быстрого прототипирования. FDM не требует затвердевания, имеет широкий выбор материалов и более простую смену, но уступает в скорости при производстве больших деталей, теряет мелкие детали и требует поддержки при использовании некоторых материалов.
Выбор одной из самых популярных техник быстрого прототипирования становится простым, когда вы изучаете процесс, преимущества и недостатки каждой техники и сравниваете их с требованиями вашего прототипа. Бюджет, дизайн, материалы, размер и временные ограничения вашего продукта — это основные ориентиры для определения, какая из самых популярных техник быстрого прототипирования подходит именно вам.
XTJ — ведущий OEM-производитель, который занимается предоставлением комплексных решений от прототипа до производства. Мы гордимся тем, что являемся сертифицированной системой управления качеством по стандарту ISO 9001, и стремимся создавать ценность в каждом клиентском взаимодействии. Мы достигаем этого через сотрудничество, инновации, улучшение процессов и исключительное мастерство.
