Guida ai materiali per la prototipazione rapida: plastica, metalli, elastomeri - Selezione, proprietà e prezzi dei fornitori

La prototipazione in plastica è sempre stata un'attività cruciale nello sviluppo di prodotti. Dal prototipo concettuale in plastica dei sogni alla precisa parte funzionale in metallo pronta per i test nel mondo reale, la tecnologia di prototipazione rapida è riuscita a ridurre i cicli di sviluppo da mesi a giorni.

Tuttavia, con l'attuale disponibilità di una vasta gamma di materiali e processi diversi, sorge spontanea una domanda importante: "Come si seleziona il materiale ottimale per il proprio progetto in base a prestazioni, velocità e costi?"

Dalla produzione di prototipi in plastica ai servizi di prototipazione in metallo, questa guida affronta tutti i criteri critici per il processo decisionale, per consentire di implementare con successo i propri progetti con l'aiuto dei migliori partner di produzione, come JS Precision, nel modo più efficace.

Tabella delle risposte principali

Punti chiave:

• La scelta dei materiali da utilizzare nel prototipo dipende dallo scopo a cui il prototipo verrà destinato.
• La progettazione intelligente è lo strumento più potente per ridurre i costi nella prototipazione rapida della plastica .
• I fornitori cinesi di prototipi in plastica possono offrire notevoli vantaggi in termini di costi e di catena di fornitura.
• La presenza di un partner come JS Precision, in grado di occuparsi di tutte le lavorazioni dei materiali , contribuisce a garantire un processo di transizione senza intoppi dallo sviluppo del prototipo alla produzione.

Perché fidarsi di questa guida? Esperienza pratica con JS Precision

Grazie alla sua vasta esperienza nel campo della prototipazione, JS Precision è orgogliosa di aver servito con successo oltre 5.000 clienti appartenenti a diversi settori, quali l'industria aerospaziale, automobilistica, medica ed elettronica di consumo, con oltre 15 anni di esperienza nella prototipazione rapida di materiali plastici e metallici.

JS Precision ha evaso con successo più di 100.000 ordini di prototipi e ha portato a termine con successo il prototipo in alluminio leggero dei droni più venduti e ha risolto problemi di cricche da stress nell'ambito dei servizi di prototipazione dei metalli forniti al settore medico.

La nostra organizzazione si avvale di un team di ingegneri senior con oltre 8 anni di esperienza in questo settore. Questo ci aiuta a comprendere le esigenze di prototipazione dei diversi settori.

Lavoriamo esclusivamente in conformità con la norma ASTM E1340-96 . Nel processo di prototipazione rapida in plastica, aiutiamo i nostri clienti a ridurre i costi del 30% grazie all'ottimizzazione intelligente del design. Nel processo di prototipazione in metallo, i tempi di consegna di componenti complessi possono essere ridotti del 50% grazie all'innovazione.

Non si tratta di cifre da millantare, ma di cifre che derivano dalla nostra esperienza collettiva in numerosi progetti.

Ci preoccupiamo sempre di soddisfare i clienti in termini di ottimizzazione del design, arrivando a fornire servizi di consegna di prototipi, ottenendo così un notevole apprezzamento da parte dei clienti con un tasso di riacquisto del 75%.

Se siete preoccupati per i costi, la qualità o i tempi di consegna della produzione di prototipi, potete contattare il team di JS Precision per informarci delle esigenze del vostro progetto. Vi forniremo una valutazione tecnica gratuita e soluzioni, e metteremo a frutto la nostra competenza professionale per dissipare i vostri dubbi.

Scegliere il termoplastico giusto per le tue esigenze di prototipazione della plastica

I requisiti della prototipazione in plastica dovrebbero comprendere considerazioni sui materiali appropriati che comportino un equilibrio tra funzionalità e costi . La selezione del materiale appropriato durante la prototipazione è fondamentale per garantire che i prototipi di design pertinenti vengano confermati, e questo sarebbe stato difficile se il processo di prototipazione non fosse stato di prototipazione rapida.

Convalida funzionale vs. convalida dell'aspetto

I prototipi funzionali devono resistere a sollecitazioni meccaniche o carichi termici, ed è consigliabile utilizzare materiali plastici ingegneristici come ABS, Nylon o PC . Se si desidera solo verificare la forma e l'assemblaggio, PLA o ASA, più economici, possono soddisfare i requisiti e controllare efficacemente i costi di prototipazione in plastica.

La post-elaborazione determina i materiali

Quando si pianificano processi di post-lavorazione come verniciatura, galvanica o incollaggio, è necessario selezionare materiali compatibili . L'ABS è facile da lucidare e verniciare a spruzzo ed è un materiale comunemente utilizzato per la prototipazione di materiali plastici. Il PP è difficile da incollare a causa della sua inerzia superficiale e non è consigliabile dare priorità all'uso di prototipi di assemblaggio multicomponente.

Fattori ambientali

I materiali utilizzati dipenderanno dal tipo di ambiente in cui verrà utilizzato il prototipo: i materiali ASA stabili ai raggi UV saranno più adatti quando il prototipo verrà utilizzato all'aperto, mentre i materiali PP o PPSU saranno adatti quando sensibili a molte sostanze chimiche nell'ambiente di utilizzo specifico.

Progettazione intelligente: riduzione dei costi di supporto nella prototipazione rapida della plastica

Ad esempio, nella prototipazione rapida in plastica, le "impalcature" rappresentano uno "spreco" nel processo. Tuttavia, sono necessarie per garantire la stabilità del processo. Servono anche ad aumentare la quantità di materiale necessaria in questo processo, nonché i tempi di post-elaborazione. Questo è un altro aspetto fondamentale dell'ottimizzazione dei servizi di prototipazione rapida in plastica di JS Precision.

1. Rispettare la regola dei 45°: questa regola prevede la creazione dell'oggetto in modo che l'angolo di sporgenza sia inferiore a 45°. La maggior parte dei processi di prototipazione rapida in plastica è in grado di eseguire stampe senza supporto con tale angolazione. Questo elimina completamente l'uso del supporto.

2. Ottimizzare l'orientamento del modello: è necessario regolare l'orientamento del posizionamento della parte da tagliare, con l'obiettivo di preservare le superfici critiche lontano dalle strutture di supporto, riducendo al contempo l'area di contatto delle strutture di supporto.

3. Utilizzare materiali di supporto solubili: nei casi in cui siano presenti strutture interne molto complesse, sarebbe opportuno investire in stampanti con materiali di supporto solubili, come PVA o HIPS . Sebbene comportino un costo leggermente più elevato, garantiscono una riduzione dei tempi di lavorazione manuale per la rimozione del supporto.

4. Utilizzare ritagli e perforazioni: l'aggiunta di fori o ritagli per ridurre il peso nelle aree non soggette a carico dei componenti può comportare un minore utilizzo di materiale nella prototipazione rapida in plastica, riducendo così i costi. Questi ritagli possono talvolta evitare la generazione di supporti interni che potrebbero essere difficili da rimuovere durante la produzione di prototipi.

Figura 1 La prototipazione rapida (RP) è una potente tecnica di prototipazione che, se utilizzata correttamente, può non solo far risparmiare tempo, ma anche ridurre i costi complessivi di sviluppo del prodotto.

Prevenzione delle cricche da stress nei servizi di prototipazione dei metalli

I servizi di prototipazione dei metalli , in particolare i processi di fusione laser a letto di polvere, sono soggetti all'accumulo di stress residuo dovuto alla rapida fusione e solidificazione, che porta alla deformazione e alla formazione di crepe nei pezzi, un problema fondamentale nel settore . JS Precision, forte di anni di esperienza, ha sintetizzato efficaci metodi di prevenzione.

Metodi comuni di prevenzione delle cricche da stress per prototipi metallici

JS Precision utilizza ISO/ASTM 52909:2024 per combinare in modo flessibile metodi di prevenzione con metodi relativi alla struttura e alle proprietà dei materiali per le parti, ad esempio utilizzando simultaneamente la scansione ottimizzata, la progettazione dei raccordi e l'elaborazione HIP per prevenire le cricche da stress nella prototipazione di precisione dei metalli nel settore aerospaziale.

Preoccupato per i problemi di cricche da stress nei tuoi servizi di prototipazione in metallo? Informaci sulla struttura del tuo componente, sul materiale e sui requisiti di precisione e personalizzeremo la soluzione di controllo dello stress più adatta alle tue esigenze. JS Precision offre analisi di fattibilità del processo gratuite, rendendo i tuoi prototipi in metallo più affidabili.

Strategie di alleggerimento per prototipi in alluminio ad alte prestazioni

L'alleggerimento di un prototipo in alluminio richiede un equilibrio tra resistenza, rigidità e peso , tutti elementi cruciali per la competitività del prodotto. JS Precision ha maturato una vasta esperienza nella produzione e offre soluzioni di alleggerimento efficienti.

Ottimizzazione della topologia e struttura reticolare

Sono state ottenute riduzioni di peso fino al 70% senza compromettere le prestazioni , ottimizzando la distribuzione dei materiali con software di simulazione e riempiendo le aree non critiche con reticoli leggeri. L'alleggerimento dei prototipi in alluminio ad alte prestazioni sarà una tecnologia fondamentale.

Design a parete sottile e nervature di rinforzo

Rispetto al tradizionale processo di pressofusione, questa tecnica può ridurre lo spessore della parete e garantire rigidità utilizzando nervature razionali come compensazione, ed è quindi più adatta per iprototipi in alluminio prodotti mediante processi di pressofusione e prototipazione rapida dei metalli.

Nuclei cavi e canali interni

Utilizzando strumenti di prototipazione rapida in metallo per la creazione di cavità o l'integrazione di canali di raffreddamento, il peso viene ridotto e la funzionalità migliorata, offrendo così un netto vantaggio nella prototipazione personalizzata in metallo.

Valutazione della sostituzione del materiale

Se l'obiettivo di alleggerimento è elevato, si può valutare la fattibilità della sostituzione con leghe di magnesio o titanio . A questo proposito, JS Precision consiglia al lettore di considerare attentamente l'aspetto dei costi e della lavorazione e di non puntare a ridurre i costi a scapito di un aumento dei costi di lavorazione.

Vuoi ottenere un alleggerimento efficiente per il tuo prototipo in alluminio? Carica subito il modello 3D del tuo componente e gli ingegneri di JS Precision condurranno un'analisi di simulazione gratuita, fornendo soluzioni di ottimizzazione specifiche e aspettative di riduzione del peso per aiutare il tuo prodotto a distinguersi sul mercato.

Figura 2 L'alluminio è il materiale più comunemente utilizzato per realizzare prototipi e i produttori di vari settori generalmente raccomandano l'uso dell'alluminio.

Decodificare il preventivo: come vengono calcolati i prezzi dei servizi di prototipazione in plastica in piccoli lotti?

Comprendere la composizione dei prezzi dei servizi di prototipazione in plastica per piccoli lotti vi consentirà di pianificare il budget in modo più razionale ed eviterà malintesi riguardo alla logica di determinazione dei prezzi. JS Precision, in qualità di esperto di prezzi trasparenti, spiegherà la logica di determinazione dei prezzi dei servizi di prototipazione in plastica per piccoli lotti, che solitamente non si baserà sul "prezzo unitario moltiplicato per la quantità".

Elementi di base della strategia dei prezzi

Spese una tantum : riguardano principalmente la modellazione 3D e lo slicing, nonché i costi di avviamento della macchina. Queste spese non dipendono dalla quantità di prodotto finale e costituiscono una parte importante dei prototipi in plastica monoblocco o in serie molto piccole , e quindi un motivo importante per un costo unitario più elevato dei prototipi in lotti molto piccoli.

Costi variabili: costi relativi al consumo di materiale (e materiale di supporto), all'utilizzo delle macchine (direttamente correlato alle dimensioni e all'altezza del pezzo) e ai tempi di post-lavorazione (rimozione del materiale di supporto, levigatura e verniciatura). Il costo aumenta con il numero di pezzi prodotti, ma il costo variabile unitario rimane costante.

Sconti quantità: maggiore è il numero di unità ordinate, maggiore sarà la riduzione dei costi aggiuntivi, con conseguente sostanziale riduzione del prezzo unitario, e i costi marginali si avvicineranno al costo del materiale e delle ore macchina. Il prezzo unitario per 10 servizi di prototipazione in plastica sarà di $ 100 e il prezzo unitario per 100 sarà di $ 30.

Figura 3 Il prezzo di ogni prototipo prodotto in piccoli lotti varia da $ 20 a $ 200, a seconda della complessità, dei materiali utilizzati e della quantità prodotta.

Il vantaggio globale: analisi costi-benefici della produzione di prototipi in plastica in Cina

I fornitori cinesi di prototipi in plastica sono la scelta preferita in tutto il mondo, principalmente per l'interessante differenza di prezzo del 30-50%. Tuttavia, questo non è l'unico valore aggiunto offerto da questi fornitori, poiché il loro valore è molto più elevato.

Capacità tecniche complete

I principali fornitori cinesi come JS Precision dispongono di tecnologie di base per la prototipazione rapida in plastica e per i servizi di prototipazione in metallo. Offrono consulenza inter-materiale e soluzioni complete su un'unica piattaforma.

Flessibilità e velocità della catena di fornitura

Il mercato locale dei materiali in Cina è molto vasto e vanta una catena di fornitura ben strutturata, che garantisce un approvvigionamento rapidissimo. Grazie alla flessibilità dei programmi, è possibile rispondere facilmente alle esigenze di prototipazione urgenti, riducendo i cicli di consegna del 30-50% rispetto ai fornitori esteri.

Soluzione unica

La nostra azienda fornisce un servizio completo, dall'ottimizzazione dei progetti e prototipazione multiprocesso fino alla produzione in piccoli lotti e alla post-elaborazione, il che semplifica la gestione del progetto, garantisce un'elevata qualità costante dei prototipi ed evita i problemi associati all'integrazione di più fasi.

Vuoi sfruttare i vantaggi in termini di costi ed efficienza della produzione di prototipi in plastica in Cina? Contatta JS Precision e ti forniremo servizi completi, dalla progettazione alla consegna, sfruttando la nostra tecnologia professionale, prezzi competitivi e consegne rapide per accelerare lo sviluppo del tuo prodotto.

Perché JS Precision è il partner ideale per la fabbricazione di prototipi di metalli personalizzati

Per progetti di prototipazione altamente personalizzati e funzionalmente integrati nella fabbricazione di metalli su misura, la scelta di un partner affidabile diventa fondamentale. JS Precision sarà la scelta ideale per qualsiasi cliente che cerchi affidabilità, grazie alle sue tecnologie di base e al suo ciclo di valore che inizia con la progettazione e culmina nella verifica.

1. Collaborazione approfondita nella progettazione: questa azienda coinvolge gli ingegneri fin dall'inizio per ottimizzare i progetti dal punto di vista della producibilità, dei costi e delle prestazioni, per evitare costose modifiche in seguito nel processo e garantire una produzione efficiente del prototipo di fabbricazione di metallo personalizzato.

2. Capacità di produzione ibrida: l'integrazione della prototipazione rapida in metallo con i processi tradizionali, tra cui la lavorazione CNC e la lavorazione della lamiera, ci consente di sfruttare la migliore combinazione di processi in base alle caratteristiche del vostro prototipo di fabbricazione in metallo personalizzato . Questo per bilanciare qualità e costi .

3. Verifica completa della qualità del processo: fornire la certificazione delle materie prime, l'ispezione del primo articolo FAI e i rapporti sui test funzionali, ispezionare rigorosamente ogni prototipo di fabbricazione di metalli personalizzato per garantire dati affidabili e aprire la strada alla produzione di massa.

3 giorni contro 3 settimane: come JS Precision rimodella il prototipo del corpo in lega di alluminio del drone utilizzando la tecnologia ibrida

Nello sviluppo di un prodotto, anche il tempo rappresenta un vantaggio competitivo, soprattutto per le startup. Una verifica più rapida dei prototipi significa una raccolta fondi più rapida e una produzione di massa più rapida . In passato, JS Precision ha fornito una soluzione prototipo in alluminio per una startup di droni, ottenendo un notevole passo avanti nella consegna da 3 settimane a 3 giorni utilizzando processi ibridi.

Sfida del cliente

Questa startup di droni aveva bisogno di creare un prototipo di telaio di fusoliera in alluminio delle dimensioni di 400x300x200 mm per testare il carico strutturale e le vibrazioni.

Le soluzioni di lavorazione CNC tradizionali costavano più di 8.000 dollari con un ciclo di consegna di 3 settimane, con il prototipo risultante che superava del 15% il peso previsto. Non solo era costoso e dispendioso in termini di tempo, ma non soddisfaceva nemmeno i requisiti di leggerezza del prodotto, con un impatto significativo sui tempi di sviluppo dell'azienda.

Soluzione precisa JS

Dopo aver ricevuto la richiesta, JS Precision ha immediatamente ottimizzato il team di ingegneri .

• Ricostruzione del processo di progettazione. Secondo le raccomandazioni degli ingegneri, la prototipazione rapida in metallo dell'unità principale , realizzata con stampaggio monouso (polvere di alluminio-silicio-magnesio), con un reticolo interno ottimizzato nella topologia, ha consentito di ridurne notevolmente il peso. Solo la base di montaggio del cuscinetto ad alta precisione è stata lavorata e integrata separatamente tramite lavorazione CNC per garantire la precisione dell'assemblaggio.
• È stato incorporato un design con canale di raffreddamento integrato. Nel servizio di prototipazione in metallo, invece di forare e saldare, il complesso flusso d'aria di raffreddamento interno è stato stampato direttamente in questo design. A sua volta, ha migliorato il design del prototipo, rendendolo funzionale.
• Adottando la modalità di produzione e assemblaggio parallele . L'operazione simultanea di prototipazione rapida dei metalli e lavorazione CNC ha permesso di completare la produzione di tutti i componenti in 3 giorni. L'incollaggio di precisione e l'assemblaggio sono stati completati in 24 ore.

Risultato finale

Questo prototipo funzionale, offerto da JS Precision, pesa il 22% in meno, il che è molto più efficiente in termini di riduzione del peso, soddisfacendo così tutti i requisiti relativi al carico e ai test di vibrazione.

Il costo complessivo del progetto è stato portato sotto i 2.800 dollari, registrando così un risparmio del 65% rispetto ai metodi convenzionali. L'intero ciclo di progetto è stato ridotto da 3 settimane a 5 giorni, aiutando il cliente a completare la fase di test del prototipo del suo progetto in modo efficiente, per passare al successivo round di finanziamento.

Vuoi ridurre i costi e accelerare il tuo progetto di prototipazione? Carica i disegni dei componenti e i requisiti di progetto e JS Precision ti fornirà una valutazione gratuita della soluzione di processo, utilizzando tecnologie innovative e servizi efficienti per aiutarti a superare i colli di bottiglia in fase di ricerca e sviluppo.

Figura 4 Prototipo di corpo di drone in alluminio stampato in 3D

Domande frequenti

D1: I prototipi in plastica possono essere utilizzati per test funzionali?

Sì. JS Precision afferma che la prototipazione in plastica realizzata con materie plastiche tecniche idonee , come nylon e PC, può resistere pienamente a determinati carichi, assemblaggi e persino ad alcuni test ambientali, soddisfacendo le esigenze di verifica funzionale della maggior parte dei prodotti.

D2: Quanto sono resistenti i prototipi in metallo stampati in 3D?

Avvicinarsi o addirittura raggiungere il livello dei pezzi forgiati . Ad esempio, la resistenza e la durezza delle leghe di titanio stampate in 3D o dei componenti in acciaio per stampi sono molto simili a quelle dei componenti realizzati tradizionalmente, tuttavia l'anisotropia dei componenti metallici per prototipazione rapida deve essere considerata in anticipo in fase di progettazione.

D3: Quanto tempo passa dal momento in cui si ricevono i file di progettazione al preventivo?

Nei casi in cui le richieste di preventivo richiedano file 3D completi, JS Precision fornirà in genere un preventivo dettagliato entro 4 ore lavorative, in cui è chiaramente indicata la ripartizione dei costi per quanto riguarda le opzioni di servizi di prototipazione in plastica o metallo.

D4: Per la produzione in piccoli lotti, la stampa 3D o la lavorazione CNC sono più convenienti?

Per ordini inferiori a 50-100 unità, probabilmente la prototipazione rapida in plastica o in metallo è più economica per strutture complesse, a seconda del progetto. Per strutture più semplici, la lavorazione CNC potrebbe essere meno costosa per ordini più grandi. Se desiderate un'analisi, JS Precision può assistervi .

D5: Un dato oggetto fisico è duplicabile?

Sì. JS Precision fornisce servizi di scansione 3D e reverse engineering, ovvero il processo attraverso il quale qualsiasi oggetto viene convertito in un file modificabile, che viene poi ulteriormente riprodotto e sviluppato tramite prototipazione in plastica o metallo.

D6: Le parti in alluminio stampate in metallo possono essere anodizzate?

Sì, ma questo effetto di anodizzazione è diverso dai tradizionali metodi di anodizzazione dell'alluminio sotto molti aspetti. I componenti in alluminio stampati in 3D vengono sottoposti a un'adeguata post-lavorazione, come la microsabbiatura, che consente loro di essere anodizzati in modo che i requisiti estetici siano soddisfatti in termini di prototipo in alluminio.

D7: Come posso garantire la riservatezza del mio progetto?

Rigidi accordi di riservatezza tra JS Precision e tutti i clienti, il trasferimento di file crittografato e i sistemi di controllo degli accessi interni proteggono in modo completo i disegni di progettazione e la proprietà intellettuale dei clienti, salvaguardandoli da qualsiasi fuga di riservatezza.

D8: Qual è il MOQ?

JS Precision non prevede un quantitativo minimo d'ordine per i servizi di prototipazione: un solo pezzo è sufficiente. Ci impegniamo ad aiutare i clienti a ottenere la validazione del prodotto da zero e, quindi, ad accelerare rapidamente il loro processo di ricerca e sviluppo.

Riepilogo

Nell'ambito della prototipazione rapida, ottenere una combinazione esatta di materiali, processi e costi è fondamentale. Tale ottimizzazione potrebbe contribuire ad accelerare il ciclo di innovazione e fornire un buon punto di partenza per il successo finale del prodotto.

Che si tratti di un progetto concettuale di prototipazione in plastica o di un progetto di fabbricazione di metalli personalizzato che richiede un prototipo ad alte prestazioni, JS Precision può aiutarti a diventare un produttore a contratto affidabile. Utilizziamo la nostra conoscenza di diversi materiali, insieme a prezzi trasparenti e a una gestione efficiente della supply chain globale, per consentire la realizzazione di tutte le idee.

Inizia il tuo progetto oggi stesso! Inviaci i tuoi file di progettazione 3D e ti forniremo un preventivo dettagliato e una timeline del progetto, inclusi suggerimenti e approfondimenti. Inizia il tuo progetto oggi stesso e collaboriamo per portare le tue idee sul mercato in modo rapido, efficiente e intelligente.