Пример быстрого прототипирования | JS Precision

Быстрое прототипирование — важный мост между дизайном продукта и рынком. Ваш прототип на пути разработки продукта — это не только первое воплощение вашей идеи , но и первая эстафетная палочка в гонке с рынком.

Когда итерации дизайна неизбежны, бюджеты на исходе, а требования к производительности становятся почти навязчивыми, как найти оптимальный путь в сложном лабиринте процессов быстрого прототипирования?

В этом тематическом исследовании рассматриваются четыре реальных поля сражений в JS Precision, иллюстрирующие, как мы используем точность быстрого прототипирования с ЧПУ, свободу 3D-печати для прототипирования, экономичность быстрого прототипирования литьем под давлением и инновационные эксплуатационные характеристики 3D-печати по металлу, чтобы предоставить нашим клиентам решающее конкурентное преимущество .

Краткое изложение ключевых ответов

Почему стоит доверять этому руководству? Практический анализ быстрого прототипирования JS Precision

Почему этому руководству стоит доверять? Потому что это не просто теория, а обобщение опыта тысяч реальных проектов, реализованных в JS Precision.

Моя команда и я предоставляем услуги быстрого прототипирования уже более 8 лет для более чем 500 клиентов по всему миру, включая четыре основных сектора: автомобильную, медицинскую, электронную и аэрокосмическую промышленность.

Наш процесс быстрого прототипирования, особенно в аддитивном производстве, соответствует стандартам аддитивных технологий, разработанным комитетом ASTM F42 в рамках ASTM International. Эта серия стандартов является краеугольным камнем глобальной сертификации технологий 3D-печати и материалов.

Мы использовали быстрое прототипирование с ЧПУ для поставки металлической коробки передач, пригодной для высокоскоростных испытаний под нагрузкой, поставщику автозапчастей за 45 часов , сэкономив ему миллионы долларов на потерях при формовании. Мы также использовали 3D-печать для создания прототипов радиаторов с улучшенной на 200% тепловой эффективностью для компании, производящей медицинские приборы.

Кроме того, мы сравнили затраты на быстрое изготовление прототипов методом литья под давлением с затратами на быстрое изготовление прототипов из листового металла для 500 корпусов для клиента, производящего бытовую электронику, сэкономив ему 30% расходов.

Все трудности и уроки, извлеченные из этих проектов, собраны в этом руководстве. Если вам нужна срочная поставка прототипа или вы испытываете трудности с выбором процесса, это руководство может оказать вам практическую помощь в таких вопросах.

Если вы новичок в быстром прототипировании и хотите избежать распространённых ошибок, запросите «Практическое руководство по предотвращению ошибок в проектах». Если у вас уже есть особые потребности, отправьте информацию о своём проекте, чтобы получить индивидуальную консультацию по процессу, которая поможет вам избежать ненужных отклонений.

Каковы 5 ключевых факторов при выборе службы быстрого прототипирования?

Поняв достоверность этого руководства, возникает главный вопрос: как избежать потерь при выборе услуг быстрого прототипирования? Слепой выбор процессов — это пустая трата времени и денег. Сосредоточьтесь на этих трёх основных факторах.

Сначала цели проекта: что проверять?

Правильное определение назначения прототипа составляет основу выбора процесса:

• Доказательство концепции: если нужна только наглядная демонстрация , используйте 3D-печать (быстро и недорого).
• Функциональное тестирование: если требуются несущая способность, термостойкость или герметизация, используйте обработку на станках с ЧПУ или 3D-печать по металлу для получения реальных свойств материала.
• Мелкосерийное пробное производство: если необходимо соответствие характеристикам деталей массового производства, выберите быстрое литье под давлением, чтобы добиться внешнего вида и эксплуатационных характеристик, соответствующих характеристикам массового производства.

Свойства материала: не только внешний вид, но и внутренние факторы

Свойства материалов влияют на выбор производственного процесса. Используйте ЧПУ-обработку с использованием ПЭЭК/металла, обладающего высокой термостойкостью (>200 °C). Для обеспечения биосовместимости выбирайте специализированные материалы с асептическими процессами , чтобы избежать повторной обработки из-за низкого качества.

Экономика и сроки: баланс стоимости и скорости

Обратите внимание на соотношение «Стоимость единицы товара + Первоначальный взнос за установку + Срок поставки». Ниже представлена ​​краткая справочная таблица:

Менее 10 изделий: 3D-печать — без высокой стоимости настройки. Более 500 изделий: быстрое литье под давлением — более низкая общая стоимость. Срочный проект: необходимо рассмотреть возможность использования 3D-печати/ЧПУ.

Если у вас уже есть данные о производительности и сроках реализации проекта, вы можете предоставить «Расчёт стоимости», и мы вышлем вам подробную расчётную смету на быстрое прототипирование в течение 1 часа. Если вы не уверены, как добиться наилучшего результата, наши инженеры предложат оптимальное решение, соответствующее вашим целям.

Разоблачение приложений быстрого прототипирования: границы материалов и производительности

После объяснения факторов выбора далее будут рассмотрены приложения быстрого прототипирования : каждое из этих приложений быстрого прототипирования, безусловно, имеет свои ограничения, и следует понимать их преимущества и недостатки.

3D-печать для прототипирования: за пределами пластиковых безделушек

• Преимущества: сложные конструкции, такие как встроенные литники, быстрая доставка, подходит для срочных прототипов.
• Недостаток: низкие механические свойства, низкая точность поверхности, непригодны для деталей с высокими нагрузками.

Быстрое прототипирование с ЧПУ: эталон точности и прочности

• Преимущества: Высокая точность ±0,01 мм, высокая изотропность, широкий выбор материалов, подходит для испытаний деталей с высокими требованиями.
• Недостатки: В случае сложных деталей обработка занимает много времени, велики отходы материала, невозможно обработать внутренние прямые углы.

Нишевые игроки: быстрое литье под давлением и листовой металл

• Быстрое литье под давлением: обеспечивает массовое производство, но экономически невыгодно для партий менее 10 штук из-за высокой стоимости пресс-форм.
• Обработка листового металла: подходит для шасси/фюзеляжа, не подходит для сложных трехмерных деталей.

Практический пример 1: Редуктор, работающий 48 часов — обработка на станках с ЧПУ против скоростной обработки для проверки высокой прочности

Теперь, когда теоретическая часть рассмотрена, давайте перейдем к первому реальному случаю: срочный проект компании по производству автомобильных трансмиссий, выполненный в прошлом году, который подчеркивает преимущества быстрого прототипирования на станках с ЧПУ .

Дилемма клиента

Новый металлический редуктор заказчика требовал высокоскоростных нагрузочных испытаний в течение 48 часов. В противном случае пресс-форма для массового производства была бы списана, что повлекло бы за собой убытки в миллионы долларов. Дополнительные процессы:

• Вариант А: Быстрая оснастка. Срок поставки в 7 дней не соответствует требованиям.
• Вариант B: быстрое прототипирование на станке с ЧПУ. Это единственное решение с поставкой в ​​течение 48 часов. Однако у клиента возникли опасения по поводу точности и прочности.

Точное решение JS

Как только мы получили требование, моя команда и я немедленно запустили срочный протокол быстрого прототипирования с ЧПУ.

• Во-первых, мы выбрали заготовки из алюминиевого сплава 6061, поскольку их прочность и ударопрочность соответствуют требованиям к нагрузкам, предъявляемым к редукторам.
• Затем мы использовали пятикоординатный обрабатывающий центр с ЧПУ для завершения обработки всех сложных профилей и структур зубьев за одну установку , что позволило избежать ошибок точности, вызванных многократными установками.
• В то же время мы организовали круглосуточный мониторинг со стороны инженеров, чтобы гарантировать отсутствие каких-либо проблем на всем протяжении процесса обработки.

Наши окончательные результаты

Полностью функциональный прототип был создан за 45 часов. В ходе испытаний у заказчика были выявлены проблемы со скрежетом шестерён, что позволило бы избежать значительных потерь. Несмотря на то, что стоимость единицы продукции составляла 2000 долларов США, что значительно превышало стоимость быстрого прототипирования в 500 долларов США, нам удалось получить заказ на небольшую партию прототипов до начала массового производства.

Рисунок 1. Быстрое прототипирование алюминиевого редуктора, изготовленного на станке с ЧПУ.

Практический случай 2: сложный впускной коллектор — когда 3D-печать превосходит ЧПУ

Второй пример: проект впускного коллектора, демонстрирует преимущества использования 3D-печати для создания прототипов сложных конструктивных деталей.

Потребности клиента

Недавно созданной компании, производящей энергетические автомобили, необходим функциональный прототип впускного коллектора со сложными внутренними каналами, которые необходимо оптимизировать для повышения эффективности двигателя. Основные требования: бесшовные внутренние каналы, испытание под давлением 0,8 МПа без утечки воздуха.

Процессуальный спор

Первоначально заказчик выбрал метод обработки на станке с ЧПУ. Однако требовалось разобрать и собрать три детали, два шва были подвержены протечкам, а форма проточного канала была сложно поддающейся оптимизации.

В отличие от этого, 3D-печать для прототипирования использует интегрированное производство, где можно создать гладкий, бесшовный внутренний канал потока, имитирующий оптимальный канал потока.

Точное решение JS

Наконец, после обсуждения с клиентом, печать была выполнена с использованием материала SLS-нейлона, обладающего достаточной прочностью и термостойкостью, чтобы соответствовать условиям эксплуатации двигателя (максимальная термостойкость 120 °C).

В процессе печати мы также оптимизировали параметры лазера, чтобы шероховатость поверхности внутреннего канала потока поддерживалась на уровне ниже Ra1,6 мкм, что позволяет избежать влияния на воздушный поток. После печати мы также провели пескоструйную обработку поверхности для улучшения внешнего вида и текстуры.

Наш успех

Прототип выдержал испытания давлением воздуха до 0,8 МПа, повысил эффективность двигателя на 15%, а за счет использования интегрированной конструкции удалось снизить массу на 30%.

Заказчик оценил революционную ценность 3D-печати для создания прототипов и намеревался перенести приоритет на наши услуги по быстрому созданию прототипов, когда в будущем возникнет необходимость в прототипах со сложной структурой.

Рисунок 2. Нейлоновый автомобильный впускной коллектор

Практический пример 3: Корпус из 500 деталей – сравнение стоимости между быстрым литьем под давлением и быстрым изготовлением прототипов из листового металла

Третий пример касается стоимости 500 корпусов и используется в качестве справочного материала клиентами, которых беспокоит производственный процесс.

Цель клиента

Заказчик из сферы потребительской электроники нуждается в 500 корпусах, изготовленных на заказ, для маркетинга и предварительного тестирования. Основные требования включают контроль затрат, гладкий и плоский корпус, а также совместимость с внутренними компонентами.

Анализ затрат

• Быстрое прототипирование из листового металла: без затрат на пресс-форму, 30 долл. США за штуку, общая стоимость 15 000 долл. США за 500 штук (сварочные швы требуют шлифовки, что увеличивает время выполнения заказа),
• Быстрое литье под давлением прототипов : алюминиевая форма стоимостью 8 000 долл. США, 10 долл. США за штуку, бесшовный и плоский вид, высокая точность, общая стоимость составляет 13 000 долл. США за 500 штук.

Точное JS-решение

На основе этой модели учета затрат и образцов обоих процессов мы объяснили клиенту, что хотя быстрое литье под давлением имеет первоначальные затраты на пресс-форму, при объеме производства 500 единиц общая стоимость уже на 2000 долларов меньше, чем при обработке листового металла, при этом внешний вид и однородность лучше, что больше подходит для продвижения на рынке.

Мы также пообещали, что если в дальнейшем возникнет необходимость в увеличении объемов производства, эту форму можно будет использовать без дополнительных затрат на нее.

Результаты

Заказчик выбрал быстродействующую литьевую форму, и в течение 10 дней с её помощью было изготовлено 500 оболочек, которые были успешно использованы в маркетинговых целях . Дальнейшее производство форм привело к выпуску 1000 опытных образцов, что позволило дополнительно снизить общую стоимость за счёт оптимальной эффективности затрат на быстрое прототипирование.

Если вам требуются небольшие партии корпусов/аксессуаров от 50 до 1000 штук, пожалуйста, укажите количество и требования к внешнему виду, и мы бесплатно сравним общую стоимость листового металла, литья под давлением и 3D-печати. ​​После определения технологического процесса мы можем подготовить образцы производственных циклов и выгодные предложения.

Рисунок 3. Инструменты для быстрого прототипирования требуют меньших затрат при мелкосерийном производстве, но когда дело доходит до крупномасштабного производства, литье под давлением может обеспечить беспрецедентную стоимость единичной детали.

Практический пример 4: производительность радиатора увеличивается на 200% — 3D-печать по металлу против традиционного изготовления

Четвертый случай: прорыв в производительности радиатора, доказывающий ценность 3D-печати металлов в высокотехнологичных приложениях быстрого прототипирования.

Технические проблемы клиента

Компаниям, производящим медицинское оборудование, требуются очень мощные излучатели для лазерного оборудования, необходимо выделять большое количество тепла, в противном случае это повлияет на срок службы оборудования.

Ограничение традиционного процесса: механическая обработка позволяет получить только прямой канал, небольшая площадь рассеивания тепла, сварка листового металла имеет шов и легко приводит к утечкам или турбулентному течению , эффективность рассеивания тепла составляет всего 20 Вт/(м・K), что не соответствует требованиям.

Точное решение JS

По результатам анализа мы рекомендуем технологию 3D-печати металлом (SLM). Во-первых, мы выбрали алюминиевый сплав AlSi10Mg с очень хорошей теплопроводностью , подходящий для радиатора.

Затем на этой основе при оптимизации конструкции проточного канала для потребителей создается теплообменник с конформным проточным каналом , канал вплотную следует за тепловыделяющим компонентом и содержит многочисленные внутренние выступы, значительно увеличивающие площадь рассеивания тепла.

Наконец, технология SLM применяется для печати всего радиатора за один этап, что позволяет получить гладкий и бесшовный канал потока.

Наш конечный результат

Теплоотвод, изготовленный методом 3D-печати из металла, достиг эффективности рассеивания тепла 60 Вт/(м·К), что более чем на 200% выше, чем у радиатора, изготовленного традиционным способом, и полностью удовлетворило требованиям. Впоследствии заказчики использовали эту конструкцию в серийных продуктах, продемонстрировав ценность прорыва в производительности, достигнутого благодаря передовым технологиям.

Рисунок 4. Алюминиевый радиатор, напечатанный на 3D-принтере

Когда время имеет решающее значение: как наши услуги быстрого прототипирования спасли запуск продукта

Многие клиенты обращались к нам из-за нехватки времени, чтобы обсудить, как JS Precision применяет услуги быстрого прототипирования при работе со срочными проектами и сокращает сроки запуска продуктов.

Наш протокол «Красной линии»: безупречный процесс реагирования на чрезвычайные ситуации

Наш эксклюзивный «протокол красной линии»: заказы обрабатываются в течение 1 часа, оборудование планируется в течение 2 часов, ход выполнения работ отслеживается каждые 8 ​​часов, готовая продукция проходит приоритетный контроль качества и логистики. Благодаря этому корпус редуктора, изготовленный за 48 часов, был доставлен раньше срока.

Прозрачная коммуникация: вы всегда в курсе хода проекта

Чтобы избежать информационных пробелов в срочных проектах: создайте специальную группу после запуска проекта, обновите информацию, включив в неё соответствующих инженеров по производству и логистике. Ход выполнения будет обновляться каждые 4–8 часов. В случае возникновения проблем предложите 2–3 варианта решения , чтобы вы чувствовали себя уверенно на протяжении всего процесса.

Предварительное решение проблем: опытные инженеры помогут вам

Таким образом, проектирование с учетом технологичности включает в себя DFM-анализ процесса предпроизводственного проектирования для прогнозирования недостатков конструкции, к которым могут относиться недостаточно толстые стенки или труднообрабатываемые внутренние отверстия, а также для предложения изменений, включая корректировку ключевых параметров, которые можно внести, чтобы не тратить время на доработку производства.

В случае срочной необходимости создания прототипа в течение 24–72 часов будут активированы экстренные горячие линии для немедленного реагирования. Для срочных проектов, требующих предварительной подготовки, пожалуйста, заполните «Форму запроса на предварительную регистрацию», чтобы мы могли определить приоритетность необходимого вам оборудования.

Максимизация рентабельности инвестиций: как JS Precision оптимизирует затраты на быстрое прототипирование

Помимо времени, одним из важных факторов для клиента является стоимость. Большинство клиентов считают, что быстрое прототипирование — это дорогостоящее занятие, однако при правильном подходе его можно значительно оптимизировать. JS Precision обладает богатым опытом в этой области и поможет вам максимально увеличить окупаемость инвестиций.

Советы, не зависящие от технологий: мы рекомендуем вам наиболее экономически эффективное решение

У многих компаний есть оборудование для определённых предлагаемых ими процессов, но у нас его нет. Мы предлагаем несколько процессов, и наши рекомендации полностью основаны на ваших интересах:

• Если вам нужно 10 прототипов, мы рекомендуем использовать 3D-печать, поскольку в этом случае не требуются затраты на пресс-форму.
• Для 500 прототипов рекомендуется быстрое литье под давлением, поскольку это в целом менее затратно.

Это значит, что мы не просто порекомендуем вам обработку неподходящих деталей на станках с ЧПУ, потому что ваше оборудование с ЧПУ простаивает. Вместо этого мы поможем вам выбрать наиболее экономичный процесс.

Анализ технологичности проектирования (DFM): бесплатная услуга экономии средств

Мы предлагаем бесплатный DFM-анализ, который поможет вам снизить затраты, начиная с этапа проектирования.

• Например, если какая-то часть имеет слишком толстые стенки, мы порекомендуем их утончить, чтобы сэкономить материал и, следовательно, деньги,
• Если он содержит сложные криволинейные поверхности , мы советуем упростить их, чтобы сократить время и трудозатраты на обработку.

Благодаря использованию нашего DFM-анализа многие клиенты сократили затраты на быстрое прототипирование на 20–30%.

Интеллектуальный подбор поставщиков и логистика: скрытый способ экономии средств

У нас есть развитая цепочка поставок, а также система логистики , которая поможет вам сэкономить на скрытых затратах:

• В сфере материалов мы работаем с рядом международных поставщиков материалов, чтобы снизить цены, которые мы затем передаем вам.
• Что касается логистики , у нас есть партнеры по логистике, оптимизированные таким образом, что мы предлагаем быстрые и дешевые транспортные услуги для проектов, со скидками на авиаперевозки для срочных проектов и морские перевозки для крупных проектов.

Такая скрытая экономия средств, в свою очередь, поможет вам еще больше сократить общие расходы.

Шаги по экономии средств на этапе проектирования: отправьте свои чертежи для получения бесплатного отчета по анализу DFM; при долгосрочных оптовых потребностях вы можете заполнить «Форму намерения о сотрудничестве», чтобы настроить многоуровневое ценообразование, которое поможет вам еще больше снизить стоимость быстрого прототипирования.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем основное различие между 3D-печатью, обработкой на станках с ЧПУ и быстрым литьем под давлением?

Сложная геометрия и скорость делают 3D-печать идеальным решением для срочного создания сложных структурных прототипов. Высокое качество материалов и точность — преимущества ЧПУ, поэтому оно подходит для испытаний под высокими нагрузками . Благодаря быстрому литью под давлением себестоимость единицы продукции может быть минимальной, а качество — даже при небольших партиях.

В2: Мой прототип должен быть устойчив к высоким температурам (>200°C). Какой процесс подойдет?

Лучшими вариантами являются обработка высокотемпературных конструкционных пластиков, таких как ПЭЭК, на станках с ЧПУ или 3D-печать по металлу/обработка металла на станках с ЧПУ. Это позволит достичь требований к стойкости к высоким температурам, которые не могут обеспечить обычные смолы и пластики для 3D-печати.

В3: Почему стоит выбрать именно вас, а не местного поставщика услуг по быстрому прототипированию?

JS Precision предлагает комплексные многопроцессные решения , профессиональный DFM-анализ и глобальную логистическую поддержку, чтобы гарантировать вам наилучшее соответствие технологиям и экономическую эффективность без ограничений, присущих одному процессу.

В4: Как можно еще больше сократить расходы на быстрое прототипирование?

Стоимость быстрого прототипирования также будет минимизирована за счет оптимизации конструкции для сокращения расхода материалов и времени обработки, смягчения требований к допускам, когда это необходимо для некритических деталей, и выбора процессов, совместимых с объемом производства.

В5: Сколько времени проходит с момента размещения заказа до получения прототипа?

Простые и срочные заказы, например, небольшие пластиковые детали, мы можем доставить в течение 24–48 часов . Например, однажды мы доставили коробку передач в течение 48 часов.

В6: Предлагаете ли вы какие-либо услуги по постобработке, такие как покраска или пескоструйная обработка?

Да, мы предлагаем комплексные услуги по постобработке, включая пескоструйную обработку, анодирование, распыление, трафаретную печать и т. д., чтобы удовлетворить ваши разнообразные требования к внешнему виду прототипов и сделать их более подходящими для фактического использования.

В7: Какой из следующих процессов обеспечивает наибольшую точность для очень маленьких прототипов, например, микрошестерен?

Если позволяют требования к материалу, оптимальным вариантом будет высокоточная SLA-3D-печать или обработка на станках с ЧПУ микронного уровня . SLA-печать применяется для пластиковых микрошестерен, а ЧПУ микронного уровня — для металлических микрошестерен.

В8: Я пока не знаю, какой процесс выбрать. Что мне делать?

Пожалуйста, предоставьте нам ваши 3D-файлы и требования (применение, объем производства, время и т. д.), наша профессиональная команда предоставит подробное решение со сравнениями процессов и расценками, чтобы помочь вам принять окончательное решение.

Краткое содержание

В гонке за инновациями определяющими факторами являются скорость и точность. Четыре тематических исследования, проведённых JS Precision, наглядно иллюстрируют, как правильно выбранный процесс может привести не только к экономии средств и времени, но и к прорыву в производительности.

Если у вас в настоящее время есть проект по быстрому прототипированию, будь то срочная доставка, контроль затрат или сложное проектирование, не стесняйтесь обращаться к нам: основываясь на нашем 8-летнем практическом опыте, мы поможем вам выбрать правильный процесс и разработать высококачественные прототипы, чтобы сэкономить время и усилия для вашего проекта.

Не позволяйте выбору процессов стать узким местом на пути ваших инноваций. Действуйте прямо сейчас!

Оформите мгновенный расчет стоимости в JS Precision прямо сейчас и получите чёткое и прозрачное предложение, сравнивающее несколько процессов, а также профессиональный отчёт по DFM-анализу всего за 60 секунд . Позвольте нашей команде экспертов помочь вам принять оптимальные решения и ускорить вывод ваших идей на рынок!