Услуги 3D-печати и быстрого прототипирования | JS Precision

Услуги быстрого прототипирования с помощью 3D-печати меняют подход к разработке продукции. Команды разработчиков в различных отраслях, от потребительской электроники до автомобильных деталей, сталкиваются с серьезной проблемой:

Традиционные процессы изготовления пресс-форм занимают от 4 до 8 недель, и каждое изменение в конструкции обходится им в десятки тысяч долларов, что заставляет проектные группы действовать с предельной осторожностью и применять экспериментальные методы.

Ваша команда еще не создала свой первый прототип, в то время как конкуренты уже завершили три итерации разработки продукта.

Ситуация усугубляется тем, что прототипы, изготовленные сторонними компаниями, не позволяют создавать сложные конструкции, в результате чего при сборочном тестировании обнаруживаются помехи уже после завершения критического этапа испытаний. Услуги быстрого прототипирования с использованием 3D-печати предоставляют наилучшее решение всех существующих проблем.

Краткий обзор основных ответов

Основные выводы

• Цикл исследований и разработок сократился более чем вдвое:

3D-печать сокращает количество итераций прототипирования, которые обычно занимают недели, до нескольких дней. В практическом примере, три итерации, которые занимали 21 день, были сокращены до 3 дней.

• Очевидный переломный момент в вопросе стоимости:

Для производства менее 1000 штук требуются пресс-формы для литья под давлением, изготовление которых занимает 4-8 недель, в то время как 3D-печать может быть выполнена за 3-7 дней. Кроме того, себестоимость мелкосерийного производства составляет всего около 10-30% от стоимости традиционных методов.

• Беспрецедентная свобода дизайна:

Такие ограничения, как ограничения по углу наклона, исчезают при создании сложных конструкций, таких как защелкивающиеся соединения, шарниры и внутренние каналы.

• Свойства материалов практически такие же, как при массовом производстве:

Разнообразные материалы, включая инженерный нейлон PA12, армирование углеродным волокном и огнестойкий ULTEM, способны удовлетворить различные требования функциональных испытаний .

Почему стоит доверять этому руководству? Точное и быстрое 3D-прототипирование от JS Precision.

Компания JS Precision специализируется на 3D-печати для быстрого прототипирования и работает в этой области более 10 лет.

Благодаря широкому спектру предоставляемых услуг, компания JS Precision реализовала более 2000 проектов по разработке прототипов для более чем 20 крупных отраслей промышленности, включая автомобильную, медицинскую, бытовую электронику, аэрокосмическую, бытовую технику и др.

Кроме того, мы сотрудничали с рядом всемирно известных поставщиков автомобильной промышленности первого уровня и компаний, занимающихся производством потребительской электроники, и в результате автомобильные проекты составили 42% от общего объема наших проектов, а показатель успешности медицинских проектов достиг 99,5%.

Наша инженерная команда обладает более чем 8-летним опытом работы в области аддитивного производства, а ведущие специалисты имеют ряд важных отраслевых сертификатов.

Мы предлагаем не только услуги печати, но и полный комплекс экспертных решений для наших клиентов, включающий оптимизацию дизайна, выбор технологических процессов, подбор материалов и последующее тестирование . В среднем нам удается снизить затраты на разработку для наших клиентов на 15-20% по каждому проекту.

Компания JS Precision располагает более чем 20 промышленными 3D-принтерами различного класса, работающими по технологиям FDM, SLA, SLS и металлу. Размеры и технические характеристики этого печатного оборудования весьма разнообразны.

Например, мы можем печатать детали размером до 600×600×400 мм, и мы строго контролируем критические размеры, чтобы они находились в пределах ±0,1 мм, что вдвое превышает допустимый предел в отрасли, составляющий ±0,2 мм.

Кроме того, наши машины эффективно работают 98% года, что гарантирует своевременную доставку. Мы также соответствуем стандартам ISO/ASTM 52900 .

Все параметры процесса, данные о затратах и ​​рекомендации по выбору, представленные в этом руководстве, получены на основе анализа более тысячи реальных проектов, реализованных компанией JS Precision. После многократной проверки они обладают высокой практической ценностью и служат ориентиром.

Недавно мы помогли компании по производству автомобильной электроники сократить затраты на разработку компонентов на 96%. Производитель медицинского оборудования благодаря нашим услугам по разработке продукции сократил время на создание прототипов с 14 недель до 4 недель.

Кроме того, в числе наших клиентов есть бренд бытовой электроники, которому мы помогли сократить время тестирования прототипов новых продуктов на 60%.

Эти примеры из отрасли подтверждают, что мы можем точно определить основные проблемы разработки продукции, такие как неизбежные длительные сроки выполнения, высокие затраты и производственные ограничения .

Если у вас возникают проблемы с эффективностью и стоимостью разработки прототипов продукции, свяжитесь с инженерами JS Precision прямо сейчас для получения специализированной консультации по быстрому 3D-прототипированию на этапе предварительной разработки, и наша профессиональная команда проанализирует ваш проект.

Что такое 3D-печать, аддитивное производство, быстрое прототипирование и зачем оно вам нужно?

Процесс разработки продукта требует быстрого прототипирования как неотъемлемой части. Сочетание 3D-печати и аддитивного производства позволяет быстрому прототипированию превратить традиционные методы производства в важнейший инструмент современной разработки продукции.

От вычитания к сложению: изменение логики производства.

Разработанные европейскими учеными методы станков с ЧПУ для создания изделий путем удаления материала сталкиваются с двумя основными проблемами: они приводят к чрезмерному расходу материала и требуют наличия трехмерных объектов для соответствия производственным требованиям.

Аддитивное производство и быстрое прототипирование с помощью 3D-печати использует послойный метод нанесения материала для создания сложных 3D-моделей за один этап, что помогает исключить задержки в производстве.

Суть быстрого прототипирования: недорогой метод проб и ошибок.

На начальном этапе разработки продукта компаниям необходимо тестировать концепции дизайна с помощью экономически эффективных методов , позволяющих избежать критических ошибок в процессе изготовления пресс-форм. Именно в этом конкретном применении и заключается фундаментальная ценность аддитивного производства и быстрого прототипирования с использованием 3D-печати.

Компания JS Precision предлагает инженерный анализ DFM (технологичности производства) для разработки прототипов, объединяя все преимущества своей комплексной цепочки услуг по быстрому прототипированию с помощью 3D-печати.

Для более наглядного представления основных различий в данных, получаемых при быстром прототипировании с помощью 3D-печати в различных сценариях, ниже приведена сравнительная таблица ключевых параметров разработки прототипов в различных отраслях:

Хотите узнать, подходит ли технология аддитивного производства и быстрого прототипирования с помощью 3D-печати для вашего проекта по разработке продукта? Компания JS Precision предлагает бесплатный анализ целесообразности проекта, чтобы быстро определить соответствие технологии и стоимости.

Как 3D-печать и быстрое прототипирование сокращают цикл разработки вашей продукции?

Медленная доставка и итеративный процесс разработки прототипов являются основным ограничением, снижающим эффективность разработки продукта. Скорость разработки продуктов существенно повышается благодаря 3D-печати и быстрому прототипированию, что позволяет сократить сроки разработки.

Параллельное проектирование: быстрая разработка за 24-48 часов.

Традиционный аутсорсинг прототипирования требует 2-3 недель для выполнения заказа , в то время как профессиональные поставщики услуг 3D-печати и быстрого прототипирования могут выполнить заказ в течение 24-48 часов, что позволяет командам разработчиков тестировать несколько решений параллельно.

Мгновенная обратная связь и итерации

Команды используют 3D-печать и быстрое прототипирование для создания физических прототипов, которые они тестируют и используют для выявления проблем, которые затем устраняют с помощью немедленной печати . ​​Этот процесс создает множество итераций, на завершение которых уходят месяцы, но теперь их можно завершить за несколько дней.

Ускоренное межведомственное сотрудничество

Отделы используют физические прототипы, напечатанные на 3D-принтере, для решения своих коммуникационных задач, что устраняет необходимость в чертежах и визуальном воображении. Организация отмечает улучшение процессов принятия решений, поскольку 3D-печать и быстрое прототипирование обеспечивают ценность благодаря возможности создания более понятных методов коммуникации.

Какая технология лучше всего подходит для быстрого 3D-прототипирования? (FDM, SLA или SLS?)

В процессе быстрого трехмерного прототипирования используются три основных метода: FDM, SLA и SLS. Выбор подходящего метода является важнейшим фактором, определяющим успех операций быстрого 3D-прототипирования.

FDM (послойное наплавление): лучший выбор для создания крупномасштабных концептуальных моделей.

Технология FDM обеспечивает точность ±0,2 мм при толщине слоя от 0,1 до 0,3 мм, что делает ее подходящей для печати крупномасштабных концептуальных моделей и оснастки, а также обеспечивает наиболее экономичные затраты на материалы и позволяет быстро производить компоненты больших размеров.

SLA (стереолитография): король высокоточных деталей для придания им нужного внешнего вида.

Точность процесса SLA достигает ±0,05 мм, толщина слоя составляет 0,025 мм, а уровень шероховатости поверхности Ra < 1,6 мкм. Полированная прозрачная смола обеспечивает светопропускание 92% , что делает ее наиболее подходящим вариантом для производства высокоточных деталей с заданным внешним видом.

SLS-лазерное спекание: мощный инструмент для создания сложных функциональных компонентов.

Технология SLS не требует опорной конструкции , что позволяет формовать сложные внутренние структуры. Система поддерживает разработку функциональных компонентов с использованием нейлона PA12, обладающего прочностью на разрыв в диапазоне от 48 МПа до 85 МПа, что соответствует стандартам функциональных испытаний.

Компания JS Precision рекомендует оптимальные процессы быстрого 3D-прототипирования в зависимости от предполагаемого использования прототипа, включая SLA для проверки внешнего вида, SLS для функционального тестирования и FDM для крупномасштабных концепций, соответствующих стандартам ASTM F2792 .

Рисунок 1: 3D-принтер, использующий технологию послойного наплавления (FDM), активно создает на своей рабочей платформе деталь с решетчатой ​​структурой слой за слоем.

Какие материалы подходят для создания прототипов продукции?

Требования к прототипированию продукции делятся на проверку внешнего вида и функциональное тестирование. Компания JS Precision располагает обширной библиотекой материалов , позволяющей удовлетворить различные потребности в прототипировании, благодаря чему прототипы достигают характеристик, аналогичных характеристикам реального серийного оборудования.

Система материалов для прототипа внешнего вида

• Высокопрозрачная смола: Материал демонстрирует светопропускание 92%, что позволяет ему воспроизводить оптические свойства компонентов из поликарбоната и полиметилметакрилата . Этот материал служит инструментом для проверки внешнего вида прозрачных изделий.
• Белая смола, похожая на АБС-пластик: материал позволяет выполнять покраску и гальваническое покрытие, а его текстура поверхности соответствует внешнему виду компонентов промышленного производства. Материал хорошо взаимодействует со всеми типами изделий на основе оболочек.
• Гибкая смола, похожая на полипропилен: материал имеет твердость по Шору А в диапазоне от 50 до 90 А, что позволяет ему имитировать текстуру мягкой резины . Материал хорошо функционирует в качестве гибкого компонента для кнопок и рукояток.

Инженерный прототип материальной системы

• Нейлон PA12: Этот материал обладает пределом прочности на растяжение 48 МПа, а его высокая ударная вязкость делает его пригодным для проектирования конструктивных элементов, таких как пряжки и петли.
• Нейлон, армированный стекловолокном: этот материал демонстрирует прочность на растяжение 85 МПа , а его высокая жесткость делает его пригодным для испытаний несущих конструктивных элементов.
• Огнестойкий материал ULTEM 1010: Материал соответствует классу огнестойкости UL94 V-0, что позволяет ему выдерживать воздействие высоких температур, вплоть до деформации при нагреве до 215℃.

Металлические материалы для 3D-печати

• Нержавеющая сталь 316L: Этот материал обладает пределом прочности на растяжение 640 МПа, что делает его пригодным для медицинских приборов и промышленных деталей благодаря его коррозионной стойкости.
• Алюминиевый сплав AlSi10Mg: Этот материал обладает высокой удельной прочностью и хорошей теплопроводностью, что делает его подходящим для компонентов, требующих как рассеивания тепла, так и облегченной конструкции.
• Титановый сплав TC4: Этот материал обладает хорошей биосовместимостью, а его высокая прочность делает его пригодным как для медицинских имплантатов, так и для применения в аэрокосмической отрасли.

Рисунок 2: Прототип белой гладкой ручки управления центральной панелью автомобиля, установленный вертикально на нейтральном фоне.

Каков типичный рабочий процесс при 3D-печати для быстрого прототипирования?

Стандартная процедура работы служит основой, определяющей успех быстрого прототипирования с помощью 3D-печати. ​​Компания JS Precision создает комплексную систему рабочих процессов , гарантирующую как своевременную доставку прототипов, так и поддержание стандартов качества прототипов.

Шаг 1: Восстановление и оптимизация данных

Инженеры проверяют толщину стенок модели, угол нависания и формат STL . Минимальная требуемая толщина стенок для FDM-печати составляет ≥1 мм, а для SLA-печати — ≥0,1 мм. При угле нависания, превышающем 45 градусов, необходимо добавлять опорные конструкции для предотвращения ошибок печати.

Шаг 2: Оптимизация параметров нарезки

Для прототипа необходимы определенные параметры толщины слоя в диапазоне от 0,05 до 0,3 мм и параметры плотности заполнения в диапазоне от 10 до 100% . Пользователи должны выбрать подходящие опорные элементы, обеспечивающие необходимый уровень точности при выполнении поставленных задач.

Шаг 3: Печать и мониторинг

Команда использует промышленное печатное оборудование, отслеживая ход печати, чтобы гарантировать соответствие каждого слоя стандартам качества и предотвратить ошибки печати.

Шаг 4: Постобработка имеет решающее значение.

Стандартизированные процедуры постобработки, включающие удаление поддерживающих элементов, шлифовку и полировку, очистку и отверждение, а также покраску и окрашивание, позволяют создавать высококачественные прототипы .

Ознакомившись со стандартным рабочим процессом быстрого прототипирования с помощью 3D-печати и желая воплотить свой проект в жизнь, загрузите свои чертежи CAD в JS Precision, чтобы получить бесплатный отчет по оптимизации чертежей и анализу DFM (технологичность изготовления).

Как технология быстрого изготовления оснастки помогает преодолеть разрыв между прототипированием и массовым производством?

Технология быстрого изготовления оснастки позволяет организациям перейти от тестирования прототипов к мелкосерийному производству, поскольку она выступает в качестве основного связующего звена между прототипами, изготовленными с помощью 3D-печати, и полномасштабным промышленным производством.

Что такое быстрое изготовление оснастки?

Технология быстрого изготовления оснастки или пресс-форм использует 3D-печать для создания вставок и мастер-форм, что позволяет компаниям проводить мелкосерийные испытания без использования дорогостоящих стальных пресс-форм.

Ценность мелкосерийного пробного производства

Проверка работоспособности: с использованием готовых материалов массового производства.

Технологии быстрого изготовления оснастки позволяют использовать материалы массового производства, такие как полипропилен (PP) и АБС-пластик (ABS), которые не только точно отражают конечные характеристики и внешний вид изделия, но и служат высокоточным источником данных для массового производства.

Комплексные услуги от JS Precision

Компания JS Precision предлагает полный спектр услуг, от 3D-печати прототипов и быстрого изготовления оснастки до мелкосерийного литья под давлением, обеспечивая плавный переход от стадии прототипирования к серийному производству.

Рисунок 3: Набор небольших металлических серых соединителей, предположительно изготовленных с помощью 3D-печати SLA для быстрого изготовления оснастки, расположенных рядом с прецизионной линейкой для проверки размеров.

Пример из практики JS Precision: компании, работающие в сфере автомобильной электроники, сэкономили 860 000 долларов на затратах на разработку благодаря 3D-печати и быстрому прототипированию.

Испытание

Крупному поставщику автомобильных комплектующих, имеющему мировое признание, потребовалось разработать новую ручку для центральной консоли автомобиля, для чего необходимо было провести пять эргономических испытаний и изготовить одну партию тестовых образцов для испытаний на автомобиле в течение трех месяцев .

Общая стоимость традиционного метода включала пять сеансов обработки на станках с ЧПУ, каждый из которых стоил 12 000 долларов, и разработку пресс-формы для литья под давлением, которая обошлась в 180 000 долларов.

Процесс обработки на станках с ЧПУ не позволил создать внутреннюю полупрозрачную текстурную структуру , что создало проблемы как для оценки внешнего вида, так и для функционального тестирования.

Решение

Компания JS Precision разработала собственное решение, которое объединило технологию 3D-печати с методами быстрого прототипирования и быстрого изготовления оснастки. Для реализации решения потребовалось два отдельных этапа:

1. Проверка прототипа:

Высокопрозрачные полимерные детали были напечатаны с использованием технологии SLA, при этом толщина слоя точно контролировалась и составляла 0,05 мм.

После трех этапов полировки с градиентным изменением толщины поверхности был достигнут уровень шероховатости Ra1,2 мкм, а светопропускание составило 91% , что идеально соответствует эффекту светопропускания и текстурным характеристикам деталей массового производства.

Исследователи провели пять раундов эргономических испытаний, в результате которых все погрешности тестирования остались в пределах ±0,03 мм.

2. Мелкосерийное пробное производство:

Наша команда создала высокоточную силиконовую форму после успешного завершения функциональных испытаний, используя в качестве мастер-формы нашу оптимизированную деталь, изготовленную методом SLA. Допуск формы был определен как ±0,08 мм.

В результате производственного процесса было изготовлено 50 комплектов прототипов изделий из поликарбоната/абразивного пластика для установки на транспортные средства , на создание каждой отдельной детали требовалось всего 12 минут, при этом показатель успешности составил 99,8%.

Результаты

• Общая стоимость проекта была снижена до 38 000 долларов, что позволило сэкономить 860 000 долларов по сравнению с традиционным решением, при этом снижение затрат составило 96%.
• Цикл разработки был сокращен с 14 недель до 4 недель , а проверка PPAP со стороны клиента была пройдена на два месяца раньше запланированного срока.
• Физические испытания выявили три конструктивные проблемы, включая ощущение демпфирования регулятора подсветки и неравномерную подсветку символов. Результаты испытаний позволили команде внести необходимые изменения в пресс-форму, что защитило производственный процесс от потенциальных дефектов.
• Команда впервые добилась успеха в массовом производстве благодаря использованию данных быстрой проверки пресс-форм для прогнозирования усадки материала, что напрямую повлияло на процесс проектирования стальных пресс-форм.

Этот пример наглядно демонстрирует практическую ценность услуг быстрого прототипирования с использованием 3D-печати. ​​Если вы также хотите снизить затраты и ускорить разработку своей продукции, немедленно свяжитесь с JS Precision для получения индивидуального решения по вашему проекту.

Рисунок 4: Крупный план прототипа ручки центрального управления автомобиля со сложной решетчатой ​​конструкцией, изготовленного методом стереолитографии (SLA) 3D-печати из фоточувствительной смолы.

Как выбрать надежного партнера по услугам быстрого прототипирования с помощью 3D-печати?

Команде разработчиков продукта необходимо выбрать надежного поставщика услуг быстрого прототипирования с помощью 3D-печати, который обеспечит создание качественных прототипов и будет следить за ходом проекта. Компания JS Precision выделяет четыре основных критерия выбора, которые помогут вам избежать ошибок.

Возможности оборудования

Профессиональные поставщики услуг должны обладать полным комплектом промышленного печатного оборудования. Компания JS Precision располагает более чем 20 машинами FDM и SLA, позволяющими печатать крупногабаритные объекты размером до 600×600×400 мм.

Возможности инженерной экспертизы

Высококвалифицированные поставщики услуг заблаговременно проводят анализ моделей. Отчет DFM от JS Precision показывает клиентам от трех до пяти возможных проблем , что помогает им снизить риски разработки с самого начала.

Система контроля качества

Внедрение комплексных процедур контроля качества имеет жизненно важное значение. Компания JS Precision предоставляет отчеты о проверке с помощью координатно-измерительных машин (КИМ) , в которых документируются размеры функциональных компонентов и точный контроль их критических допусков, достигающих предела ±0,1 мм.

Возможности защиты интеллектуальной собственности

Уровень защиты интеллектуальной собственности, предлагаемый поставщиком услуг, демонстрирует его профессиональную компетентность. Компания JS Precision обеспечивает защиту интеллектуальной собственности клиентов посредством зашифрованного хранения данных, сетевого разделения между внутренними и внешними системами, а также возможности заключения специального соглашения о неразглашении.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каков минимальный объем заказа для 3D-печати при быстром прототипировании?

Минимальный объем заказа для 3D-печати в рамках быстрого прототипирования составляет 1 штуку. Компания JS Precision оказывает полную поддержку на всех этапах, от проверки концепции до мелкосерийного пилотного производства, адаптируясь к различным размерам заказов.

В2: Сколько времени занимает печать прототипа?

Время, необходимое для печати, зависит от сложности и размеров изделия. Для простых компонентов доставка занимает один день , а для сложных — от двух до трех дней. Требования процесса позволяют составлять предварительные сметы.

В3: Какова точность прототипа, напечатанного на 3D-принтере?

Различные технологические процессы демонстрируют разную точность. SLA обеспечивает точность ±0,05 мм, SLS — ±0,1 мм, а FDM — ±0,2 мм, что соответствует большинству требований к проверке сборки.

Вопрос 4: Выдержат ли материалы прототипа функциональные испытания?

Прототипные материалы выдерживают функциональные испытания. Полиамид PA12 инженерного класса демонстрирует прочность на растяжение 48 МПа, а его варианты, армированные стекловолокном, достигают уровня прочности 85 МПа , что делает их пригодными для многосторонних испытаний конструкций.

В5: Для моего проекта что лучше: 3D-печать или обработка на станке с ЧПУ?

3D-печать — отличный вариант для сложных форм с замысловатыми деталями и защелкивающимися элементами, в то время как обработка на станках с ЧПУ является предпочтительным методом для простых металлических деталей, требующих высокой точности. Компания JS Precision может предложить консультации по оптимизации гибридных процессов.

В6: Вы изготавливаете прототипы методом 3D-печати из прозрачных материалов?

Конечно! Мы можем изготавливать прозрачные прототипы. Наши образцы из высокопрозрачной смолы, полученные методом SLA, после полировки имеют уровень светопропускания 92% , имитируя те же визуальные эффекты, что и оптические компоненты, такие как поликарбонат (PC) и полиметилметакрилат (PMMA).

В7: Каков ваш процесс измерения деталей, напечатанных на 3D-принтере, для обеспечения точности?

Для обеспечения точности размеров деталей, напечатанных на 3D-принтере, компания JS Precision проведет проверку прототипа с помощью координатно-измерительной машины (КИМ) и предоставит вам отчет о проверке. Кроме того, благодаря возможности отслеживания ключевых данных о размерах, точность не будет скомпрометирована.

В8: Сколько времени занимает получение образца с момента предоставления вами чертежа?

Весь процесс состоит из пяти этапов: загрузка чертежей САПР, проверка DFM, подтверждение цены, послепечатная обработка, контроль качества и доставка. Статус всего процесса можно отслеживать онлайн.

Краткое содержание

Услуги быстрого 3D-прототипирования являются ключевым инструментом для преобразования процесса разработки продукции, обеспечивая итерации без использования пресс-форм, ежедневную доставку, снижение затрат и повышение эффективности. Компания JS Precision, благодаря своим профессиональным возможностям, предоставляет своим клиентам высококачественные прототипы и гарантирует уверенность в процессе разработки.

Независимо от того, нужна ли вам проверка креативных решений, функциональные прототипы или вы хотите перейти к мелкосерийному пробному производству, вы можете выбрать JS Precision, чтобы загрузить свои чертежи, получить отчет о DFM-моделировании и коммерческое предложение, и воспользоваться рыночными возможностями.