Услуги быстрого прототипирования: как получить работающую деталь за дни, а не недели

Мой первый заказ на быстрый прототип показал мне реальную цену неправильного выбора процесса. У меня был корпус, который нужно было переместить, собрать и бросить на стол около пятидесяти раз -, и я отправил его на 3D-печать, потому что предложение было дешевым, а время выполнения заказа было коротким. Он прибыл быстро и сломался на третьем тесте сборки. Материал не подходил для печати. Этот процесс был неправильным для теста, который я фактически проводил.
Вот что об услугах быстрого прототипирования не упоминается в брошюрах: «быстро» означает быстрое получение нужной детали, а не просто быстрой детали. Весь смысл в том, чтобы проверить проект до того, как вы приступите к оснастке или производству -, и это работает только в том случае, если прототип сделан правильно, из правильного материала, на правильном этапе вашего проекта. Этот путеводитель — карта, которую я использую, чтобы туда добраться.
Что на самом деле охватывают услуги быстрого прототипирования
Быстрое прототипирование — это набор производственных процессов, которые быстро превращают модель САПР в физическую деталь без изготовления пресс-формы. Четыре процесса выполняют большую часть работы, и каждый из них существует по какой-то причине:
Обработка на станке с ЧПУ - вырезание детали из твердого материала. Максимально приближенная к производственной детали, с реальными свойствами материала. Лучше всего, когда прототип должен вести себя как финальная часть.
3D-печать - построение детали слой за слоем. Лучше всего подходит для сложной внутренней геометрии, быстрого визуального контроля и обработки труднодоступных форм.
Вакуумное литье - литье деталей в силиконовые формы от мастера. Лучше всего, когда вам нужна небольшая партия (примерно 10–50 штук), которая выглядит и ощущается как отлитая производственная деталь.
Изготовление листового металла - резка и формовка плоского металла. Лучше всего подходит для корпусов, кронштейнов и шасси, которые изначально спроектированы из листового металла.
Хорошая служба быстрого прототипирования — это не та служба, которая владеет одной машиной. Именно он может направить вашу часть к нужному процессу - и сообщить вам, когда ваш запрос задает неправильный вопрос.
Выбор процесса: сопоставьте его с тестом, который вы выполняете
Каждый прототип существует для того, чтобы ответить на вопрос. Процесс должен соответствовать вопросу, а не самой дешевой цитате. Вот как сравниваются варианты:
Обработка на станке с ЧПУ - лучше всего подходит для: функциональных испытаний, проверки посадки, деталей, которые должны вести себя как серийные. Материалы: алюминий, сталь, нержавеющая сталь, латунь, титан, пластик. Срок выполнения: дней, в зависимости от сложности.
3D-печать - лучше всего подходит для: сложной геометрии, предварительной проверки конструкции, визуальных моделей. Материалы: пластмассы и смолы, некоторые металлы. Время выполнения: самое быстрое для сложных форм.
Вакуумное литье - лучше всего подходит для: небольших партий с формованными-деталями. Материалы: полиуретановые смолы (резина-подобна жесткой). Срок изготовления: немного больше, сначала нужен мастер.
Листовой металл - лучше всего подходит для: корпусов, кронштейнов, шасси, несущих панелей. Материалы: сталь, алюминий, нержавеющая сталь. Срок выполнения: дней.
Практический вопрос всегда звучит так: что я тестирую? Форма, посадка, функция или все три? Визуальная проверка не требует ЧПУ. Нагрузочный тест не требует 3D-печати. Правильное решение – это то, где на самом деле находятся деньги и время.
Этапы прототипирования: одного прототипа редко бывает достаточно
Большинство продуктов проходят несколько этапов, и каждый этап предполагает свой процесс:
концептуальный прототип - быстро и дешево, часто печатается на 3D-принтере, чтобы проверить внешний вид и базовую компоновку.
проверка конструкции - ближе к реальному материалу, чтобы проверить соответствие, сборку и базовую функцию.
инженерный прототип -, обработанный или отлитый из производственного-материала, для функциональных испытаний и испытаний на долговечность.
пред-предварительное производство/пилотные - небольшие-серийные партии, часто отлитые в вакууме или обработанные в небольших объемах-, чтобы доказать возможность повторяемости конструкции.
Если потратить немного больше на правильный процесс на правильном этапе, это в два раза лучше, чем потратить меньше на неправильный. Прототип, который терпит неудачу из-за неправильного процесса, ничего не говорит вам о вашем дизайне.
Материалы: сопоставьте прототип с производственным замыслом
Материал для прототипа следует выбирать исходя из того, что вам нужно изучить, а не из того, что дешевле. Распространенные варианты:
Алюминий (6061, 7075) - где подходит: функциональные металлические детали, корпуса, кронштейны. Примечания: значение по умолчанию для металлических прототипов; машины быстрые, близкие к производственным свойствам.
Сталь/нержавеющая сталь - где подходит: несущие-детали нагрузки, крепеж, медицинский и морской. Примечания: прочный и свариваемый; нержавеющая сталь, когда коррозия имеет значение.
Латунь/медь - где подходит: электрооборудование, фурнитура, прецизионные декоративные детали. Примечания: отличная обрабатываемость, хороша для резьбовых и прецизионных деталей.
Титан/инконель - где он подходит: аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты, детали,-высокотемпературные. Примечания: дороже и медленнее; спецификация только тогда, когда этого требует производительность.
Инженерные пластмассы (ПОМ, ПА, ПЭЭК, АБС, ПК, акрил) - где подходят: подшипники, изоляторы, корпуса, прозрачные детали. Примечания: выбирайте сорт по свойству: износ, прочность, температура или прозрачность.
Если прототип предназначен для тестирования, используйте производственный материал или ближайший обрабатываемый эквивалент. Если речь идет только о проверке соответствия или внешнего вида, более дешевый материал является законным инженерным решением -, а не сокращенным путем.
Скорость и стоимость: что на самом деле означает слово «быстро»
Быстрое прототипирование быстрее по сравнению с изготовлением формы, а не по сравнению с волшебной палочкой. Честные ожидания:
расценки - быстро реагирующие магазины выставляют расценки в течение нескольких часов, а не дней, поскольку они знают свое оборудование и материалы.
время выполнения прототипа - простых деталей в днях; сложные детали немного длиннее. Дни, а не недели — это стандарт для качественной службы.
факторы стоимости -: материал, сложность, допуск, количество и отделка. Сложность и толерантность влияют на цену больше, чем на размер.
нет-преимущества пресс-формы-, поскольку инструменты не изготавливаются, стоимость одной детали или небольшой партии составляет лишь небольшую часть от стоимости первого производственного цикла.
Если предложение возвращается через неделю, это не услуга быстрого прототипирования, что бы ни говорилось на веб-сайте.
От прототипа к мелкой партии: когда за вами должен следить один и тот же магазин
Лучшая причина тщательно выбирать услугу быстрого прототипирования заключается в том, что большинство продуктов не ограничиваются одним прототипом. После проверки поступает пилотная партия - десятков деталей для полевых испытаний, сертификации или мягкого запуска. Две вещи делают этот переход безболезненным:
малые-объемные возможности - цех, в котором нет-минимальных-заказов на механическую обработку и вакуумное литье, может производить пробные партии без инвестиций в оснастку.
непрерывность процесса - Если в прототипном цехе также выполняются фрезеровка, токарная обработка, обработка листового металла и чистовая обработка, пилотные детали остаются у команды, которая уже знает проект.
Объединение прототипного и опытного производства в одном цехе устраняет целый класс проблем «поработало на стадии прототипа, потом изменилось на пилотном этапе».
Обработка поверхности: прототипы тоже должны выглядеть хорошо
Прототипы внешнего вида существуют для того, чтобы получить одобрение - клиента, пользователя или инвестора. Вот почему отделка имеет большее значение, чем любят признавать инженеры:
покраска - наиболее распространенный вариант отделки; цвет и текстура соответствуют предполагаемому виду продукции.
пескоструйная/дробеструйная обработка - равномерная матовая поверхность, скрывающая следы механической обработки.
анодирование - алюминия придает цвет и придает поверхности долговечность.
полировка - прозрачных или отражающих деталей, где четкость имеет значение.
Сообщите магазину, является ли ваш прототип структурным или презентационным. Финиш выбирает публика, и прототип, показанный клиенту, не должен выглядеть так, будто сошёл со стенда без прохождения.
Чем мы занимаемся и что я вам скажу прямо
Полное раскрытие: здесь я работаю. Youde (YD Rapid) занимается созданием быстрых прототипов с 2005 года, в 2009 году вышла на зарубежный бизнес и занимается быстрым прототипированием уже более 14 лет. Мы занимаемся механической обработкой с ЧПУ (3-, 4- и 5-осевой, а также токарной и токарно-фрезерной обработкой), 3D-печатью, вакуумным литьем в силиконовые формы и изготовлением листового металла в одном сертифицированном по стандарту ISO 9001:2015 цехе с сертифицированными материалами 80+, более чем 50 единицами производственного оборудования и более чем 400 клиентами.
Наше обещание,-звучащее скучно, на самом деле имеет значение: расценки в течение 4 часов, прототипы в течение нескольких дней, отсутствие минимального заказа и круглосуточное-обслуживание, чтобы ваш часовой пояс не мешал вам. Мы обработали более 200 000 деталей по индивидуальному заказу, от моделей с одной концепцией до мелкосерийных пилотных партий, и осуществляем доставку по всему миру из Шэньчжэня.
Но я не собираюсь продавать вам 3D-печать, когда вам нужно ЧПУ, или ЧПУ, когда вам нужно вакуумное литье. Сообщите нам, что вы тестируете -, форму, соответствие, функцию или пилотную партию -, и мы расскажем вам, какой процесс приносит вам деньги, а какой просто тратит их впустую.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1. Что такое услуги быстрого прототипирования?
Ответ: Производственные услуги, позволяющие быстро превратить модель САПР в физическую деталь без изготовления пресс-формы - механическая обработка с ЧПУ, 3D-печать, вакуумное литье и изготовление листового металла. Они существуют для проверки конструкции перед оснасткой и производством.
Вопрос 2. Насколько быстро происходит быстрое прототипирование?
Ответ: Быстро реагирующий магазин предлагает цены в течение нескольких часов и доставляет простые прототипы в течение нескольких дней. Сложные детали требуют больше времени. Если предложение занимает неделю, вы не обращаетесь к службе быстрого прототипирования.
Вопрос 3. Что следует использовать: обработка на станке с ЧПУ или 3D-печать -?
Ответ: Используйте ЧПУ, когда прототип должен вести себя как производственная деталь по материалу и прочности. Используйте 3D-печать для создания сложной геометрии, быстрого визуального моделирования и ранней проверки проекта. Сопоставьте процесс с тестом, который вы выполняете.
В4: Для чего используется вакуумное литье?
О: Небольшие партии - примерно от 10 до 50 деталей -, которые должны выглядеть и ощущаться как отлитые серийные детали, не платя за производственную форму. Сначала изготавливается мастер-деталь, затем отливается в силиконовые формы.
Вопрос 5: Сколько стоит быстрое прототипирование?
О: Это зависит от материала, сложности, допуска, количества и отделки -, а не только от размера. Поскольку пресс-форма не изготавливается, отдельная деталь или небольшая партия обходятся намного дешевле, чем первая партия отливки.
Вопрос 6. Может ли служба быстрого прототипирования заниматься производством?
Ответ: Многие, в том числе Юде, переходят от прототипов к мелкосерийному производству - без-минимальных-механических заказов и вакуумному литью для пилотных партий. Хранение прототипа и пилотной версии в одном цеху позволяет избежать проблемы «все изменилось на стадии пилотного проекта».
Честная версия
Вкратце: услуги быстрого прототипирования направлены на быстрое получение нужной детали, а не на быстрое получение какой-либо детали. Сопоставьте процесс с тестом, который вы проводите, сопоставьте материал со свойством, которое вам нужно изучить, и рассчитывайте расценки в часах, а части — в днях -, а не наоборот. Используйте стадию прототипа, чтобы дешево обнаружить проблемы с дизайном, и выберите магазин, который сможет сопровождать вас от концепции до пилотной партии, не меняя ничего между ними. Сделайте это правильно, и прототип станет самой дешевой страховкой, которую когда-либо купит ваш продукт.