JS Precision

Уже через несколько дней вы будете держать в руках полностью рабочий прототип: одна сторона — холодный алюминиевый сплав, подвергнутый точной обработке для создания ребер теплоотвода и структурной рамы, другая сторона — жесткий конструкционный пластик, отлитый в эргономичный корпус, внутри даже имеется мягкий силиконовый уплотнитель.

Вся эта многокомпонентная сборка изготавливается не на нескольких производственных линиях, а на одном обрабатывающем центре с ЧПУ за один установ или по бережливому процессу. Именно в этом и заключается потенциал современного быстрого прототипирования.

В этом руководстве будет рассмотрено, как технология быстрого прототипирования с ЧПУ использует металлические, пластиковые и композитные материалы для легкой разработки многоматериальных прототипов, значительно оптимизируя цикл инноваций вашей продукции.

Краткое изложение ключевых ответов

Как создать прототип из нескольких материалов? Решения JS Precision CNC Machining

Компания JS Precision имеет более 15 лет практического опыта в области быстрого прототипирования из нескольких материалов и завершила проекты по созданию прототипов из нескольких материалов для более чем 500 клиентов из 12 отраслей промышленности, включая аэрокосмическую, медицинскую и бытовую электронику.

Например, мы изготовили прототип корпуса датчика из титанового сплава и композитного материала PEEK для клиента из аэрокосмической отрасли, сократив время поставки до всего четырех дней и сохранив при этом точность размеров ±0,005 мм.

Завершив создание прототипа коннектора катетера из нержавеющей стали и медицинского силикона для медицинского клиента, мы добились повышения прочности на разрыв на 30% благодаря использованию конструкции с физическим замком. Мы даже создали прототип для клиента в области бытовой электроники – интегрированный корпус из поликарбоната и алюминиевого сплава, обеспечивающий как эстетическую, так и структурную прочность.

Опыт охватывает более 10 комбинаций материалов и включает такие ключевые технологии, как пятикоординатное ЧПУ и адаптивная регулировка параметров. Данное руководство составлено на основе более тысячи проектов быстрой разработки прототипов, и каждый элемент проходит испытания и испытания.

Компания JS Precision, благодаря своему богатому опыту в обработке различных материалов на станках с ЧПУ, может предложить индивидуальные решения для вашего проекта быстрой разработки прототипа. Просто отправьте нам свои чертежи, и мы немедленно рассмотрим их и предоставим рекомендации по процессу для эффективной реализации вашего проекта.

Механизм быстрой разработки прототипов: устранение основных узких мест ЧПУ

Чтобы обеспечить высококачественное быстрое прототипирование из нескольких материалов, необходимо решить основные проблемы обработки на станках с ЧПУ, обусловленные различиями в свойствах материалов и сложностью процесса. Только преодолев эти проблемы, можно обеспечить эффективность и точность быстрой разработки прототипов.

Задача 1: Интеграция дизайна

Традиционные прототипы обычно разрабатываются из отдельных компонентов, что легко приводит к проблемам с точностью при последующей сборке. При создании прототипов из нескольких материалов конструкторам необходимо с самого начала продумать соединение и крепление материалов. Например, при соединении металла и пластика необходимо заранее продумать физические элементы соединения, чтобы предотвратить непрочные соединения в дальнейшем.

Задача 2: Сериализация производства

Основой производственной серийности является планирование заказов на обработку и проектирование оснастки. Какой материал обрабатывать в первую очередь – твердый или мягкий? Как оснастка обеспечивает надежное закрепление заготовок из разных материалов? Нерешение этих вопросов приводит к дефектам обработки. Например, обработка сначала мягкого материала может быть легко нарушена вибрацией, возникающей при последующей обработке твердого материала .

Задание 3: Материал «Диалог»

Различные материалы обладают существенно разными силами резания, коэффициентами теплового расширения и жёсткостью . Например, при обработке алюминия (металла) и АБС-пластика алюминий требует высокой скорости и низкой подачи, а АБС — низкой скорости и высокой подачи.

Использование одинаковых параметров для всех деталей может легко привести к искажению деталей или ошибкам в размерах, что повлияет на качество изготовления прототипов.

Задача 4: Компромисс между эффективностью и стоимостью

Обработка нескольких материалов требует более сложного планирования процесса и дополнительных настроек, что увеличивает время и стоимость обработки. Обеспечение качества при соблюдении базовых требований к скорости быстрого прототипирования — это сложная задача, которую необходимо решить компаниям.

Освоение быстрого изготовления прототипов: ключевые технологии обработки на станках с ЧПУ

После преодоления основных трудностей обработки многоматериальных прототипов на станках с ЧПУ, освоение ключевых технологий является ключом к развитию производства с быстрым прототипированием . Эти технологии повышают качество и эффективность в трёх областях:

Расширенное программное обеспечение CAM и моделирование

Использование программного обеспечения CAM, поддерживающего многокоординатную обработку и планирование последовательности обработки, такого как Mastercam, позволяет точно планировать процессы обработки нескольких материалов . Кроме того, моделирование резки в виртуальной среде позволяет заранее предвидеть проблемы, связанные с помехами между инструментом и оснасткой, избегая ошибок при реальной обработке и сокращая отходы материала.

Стратегии адаптивной обработки

1. Технология «одной установки»: предварительная фиксация различных материалов в прецизионных приспособлениях. Все материалы обрабатываются за одну установку с программным управлением, что обеспечивает очень высокую точность относительного позиционирования и исключает множественные ошибки установки.

2. Последовательный вызов параметров: программное обеспечение CAM может автоматически вызывать различные библиотеки параметров резания, например, высокую скорость и низкую подачу для обработки металла, а также мгновенное переключение на низкую скорость и высокую подачу для обработки пластика. Оптимальный инструмент выбирается автоматически, и постоянная ручная настройка не требуется.

Интеллектуальная конструкция приспособления

Благодаря модульным, настраиваемым системам креплений, например, специализированным креплениям или фрезеруемым тискам, станок можно адаптировать к различным заготовкам сложной формы. Он не только удобен в установке, но и стабилизирует обработку деталей из различных материалов, повышая точность быстрой обработки прототипов.

Рисунок 1: Быстрое прототипирование на станке с ЧПУ

Точность быстрой обработки прототипов: преодоление трудностей с композитными материалами

При многокомпонентном быстром прототипировании точность обработки композитных материалов (углеродного волокна и стекловолокна) напрямую влияет на общее качество обработки . Индивидуальные особенности этих материалов создают определенные сложности, требующие специализированных решений для ЧПУ.

Сравнение проблем обработки композитных материалов и решений ЧПУ

Больше решений с ЧПУ

Оптимизация параметров процесса путём тщательной настройки имеет решающее значение. Обработка волокон методом «сдвига», а не «вытягивания», обеспечивает идеальные края без расслоения и заусенцев. Мощный пылесос позволяет напрямую удалять пыль, защищая оборудование и здоровье рабочего, предотвращая влияние пыли на точность обработки и обеспечивая бесперебойное и быстрое изготовление прототипов.

Компания JS Precision специализируется на технологии быстрого прототипирования композитных материалов на станках с ЧПУ, полностью решая проблемы разрывов и износа инструмента при обработке композитных материалов, обеспечивая высокоточную быструю обработку прототипов и отвечая вашим требованиям к функциональным испытаниям.

Преодоление трудностей быстрого прототипирования металла и пластика

Металл и пластик — самая популярная пара для быстрого прототипирования. Однако различия в их физических свойствах (таких как теплопроводность и твёрдость) создают серьёзные трудности при обработке. Только преодоление этих трудностей позволяет гарантировать качество прототипов из металла и пластика.

Регулирование температуры представляет собой серьёзную проблему. Тепло, выделяемое при обработке металла, передаётся пластику в зоне обработки и размягчает его. Решением является использование метода «перескока»: обработка металлической детали в течение некоторого времени перед переходом к пластиковой детали или другой зоне, чтобы дать металлу остыть. Локальное охлаждение, например, воздушное, также используется для предотвращения тепловой деформации пластика.

Нагрузка и точность соединения также имеют первостепенное значение. Как обеспечить бесшовное соединение пластиковых и металлических деталей?

Решение заключается в использовании возможностей прецизионной обработки, предоставляемых поставщиками услуг быстрого прототипирования на станках с ЧПУ, такими как JS Precision, для непосредственной обработки микроструктур (например, выточек и ребер) для прессовой посадки, защелкивания или склеивания, что позволяет добиться физического сцепления и повысить прочность и герметичность соединений.

Чтобы преодолеть трудности, связанные с быстрой обработкой прототипов металла и пластика, компания JS Precision предлагает инновационные решения по терморегулированию и обработке интерфейсов, которые гарантируют точность и долговечность соединения двух материалов для стабильной работы ваших прототипов.

Рисунок 2: быстрое прототипирование металла

Индивидуальное быстрое прототипирование твердых и мягких материалов на станках с ЧПУ

Сочетание твёрдых материалов (например, нержавеющей стали и алюминиевого сплава) и мягких материалов (например, мягкого пластика и силикона) часто используется при изготовлении прототипов на заказ. Высококачественное быстрое прототипирование на станках с ЧПУ может быть достигнуто благодаря применению научного подхода к обработке , который позволяет сбалансировать требования к обработке различных материалов.

Принципы обработки и настройка параметров

Обработка твёрдого материала производится в первую очередь, поскольку этот процесс более стабилен и вызывает меньше вибраций и деформаций. Использование обработанного твёрдого материала в качестве образца для обработки мягкого материала повышает общую точность.

Выбор режущего инструмента должен обеспечивать баланс между остротой и способностью предотвращать скопление стружки. Динамическая регулировка параметров предотвращает плавление или деформацию мягкого материала из-за перегрева, обеспечивая высокое качество при быстром прототипировании на станках с ЧПУ .

Компания JS Precision предлагает специализированные услуги по быстрому прототипированию на станках с ЧПУ и может разработать индивидуальные методы обработки на основе характеристик твердых и мягких материалов для обеспечения качества прототипа и его точного соответствия вашим индивидуальным требованиям.

ЧПУ против 3D-печати: противостояние в производстве прототипов из нескольких материалов

ЧПУ-обработка и 3D-печать — самые востребованные технологии для многоматериального прототипирования. У обеих технологий есть свои преимущества, и выбор той или иной зависит от ваших потребностей в быстрой разработке прототипов. Различия между ними помогут вам сделать правильный выбор.

Сравнение преимуществ ЧПУ и 3D-печати. ​​Многоматериальное прототипирование

Заключение: Быстрое прототипирование с помощью ЧПУ больше подходит для создания высокоточных, высокопрочных прототипов, пригодных для функционального тестирования, отвечающих высоким требованиям к производительности при разработке быстрого прототипирования. Тем не менее, 3D-печать больше подходит для проверки концепции, подгонки формы и создания прототипов со сложными внутренними полостями.

Рисунок 3: обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать

Пример: как компания JS Precision создала прототип интегрированной многокомпонентной силовой установки для дрона

Этот пример даёт более чёткое представление о том, как обработка на станках с ЧПУ решает проблемы разработки многоматериальных быстрых прототипов. Далее мы опишем весь процесс, который компания JS Precision использовала для создания многоматериального прототипа силовой установки для клиента из индустрии дронов.

Требования клиента

Компании-производителю беспилотников требовался легкий прототип с мощной силовой установкой для летных испытаний.

Требованиями были высокая прочность и высокая степень коаксиальной интеграции лопастей из углеродного композита и ступиц из алюминиевого сплава. Лопасть должна была весить менее 20 г, ступица должна была быть устойчивой к 10 000 об/мин и лёгкой, а их сопряжение должно было обеспечивать точность ±0,003 мм.

Наиболее существенными проблемами стали механическая обработка лопасти из углепластика, обеспечивающая стойкость к разрывам, проектирование высокопрочной и легкой конструкции для алюминиевой ступицы, а также точность на уровне микронов в месте их сопряжения.

Решение JS Precision

1. Совместное проектирование: наши инженеры совместно с заказчиком усовершенствовали конструкцию соединения, внедрив конструкцию «шип-паз» вместо простого клеевого соединения. Такая конструкция повышает прочность соединения на 35% и упрощает обработку и сборку.

2.Серийная обработка:

• Все лопатки из углепластика сначала были обработаны с высокой точностью за один проход на пятикоординатном станке с ЧПУ с использованием режущих инструментов с алмазным покрытием на высокой скорости 12 000 об/мин и очень малой глубине реза 0,1 мм без расслоения по краям.
• Во втором примере, в той же сборке, центр лопатки был предварительно обработан с помощью высокоточной пазовой конструкции соединения твердосплавными режущими инструментами.
• В-третьих, предварительно обработанная заготовка диска из алюминиевого сплава была установлена ​​в прецизионное приспособление, а для обработки головки врезного соединения с натягом во врезное соединение использовалась полая конструкция (снижение веса на 20%).

3. Сборка и проверка: Используя термостойкий клей и механическое соединение, обе детали были соединены вместе методом прессования, образуя готовый пропеллер. Затем основные размеры были проверены с помощью координатно-измерительной машины для обеспечения соответствия.

Результаты

Заказчик получил рабочий прототип, готовый к полету и испытаниям в высокоскоростной аэродинамической трубе в течение 5 дней, что подтвердило правильность конструкции и сократило цикл разработки продукта на 70% .

Прототип показал ожидаемую тягу и был стабилен во время испытаний, что обеспечило необходимые инвестиции и позволило заказчику успешно вывести свой проект по быстрой разработке прототипа на следующий этап.

Рисунок 4: Складной пропеллер из углеродного волокна

Начните свой проект: воспользуйтесь услугами профессиональной службы быстрого прототипирования на станках с ЧПУ

Вам следует выбрать профессионального поставщика услуг по быстрому прототипированию станков с ЧПУ для беспроблемной разработки многоматериального прототипа станка с ЧПУ.

Оцените его технический уровень: выясните, обладает ли поставщик услуг необходимыми знаниями и оборудованием для работы со всеми материалами в вашем проекте, от металлов для быстрого прототипирования до специальных пластиков. Например, может ли поставщик услуг работать со специальными материалами , такими как ПЭЭК и композиты с керамическим наполнителем, и есть ли пятикоординатное оборудование с ЧПУ для обработки сложных конструкций.

Изучите возможности инженерной поддержки: компетентный поставщик услуг предоставит проект для проверки технологичности, а не будет просто пассивно принимать чертежи. Он способен заблаговременно выявлять проблемы технологичности в проекте и предоставлять рекомендации по оптимизации, что позволит вам сэкономить на доработке на поздних этапах и повысить эффективность производства за счёт быстрого прототипирования.

Анализ системы качества: Поставщику услуг следует задать вопрос о том, как он контролирует ключевые размеры многокомпонентных прототипов, особенно точность посадки интерфейсов. Наличие испытательного оборудования, такого как координатно-измерительные машины, и тщательной процедуры испытаний напрямую влияет на качество прототипа.

Управляйте процессом составления сметы: современная сервисная платформа должна обеспечивать удобный онлайн-процесс составления сметы и четко формулировать вопросы процесса и структуру затрат. Быстрые и фиксированные сметы позволяют вам своевременно планировать бюджет проекта и минимизировать время его запуска.

JS Precision — это сервис быстрого прототипирования с ЧПУ, предлагающий полный спектр технических возможностей, поддержку профессиональных инженеров и полную систему контроля качества. Наш быстрый процесс расчета стоимости позволит вам эффективно, уверенно и быстро начать свой проект.

Часто задаваемые вопросы

В1: Является ли обработка многоматериальных прототипов на станках с ЧПУ намного медленнее, чем 3D-печать?

Не всегда. Для прототипов со сложной структурой, но низкой прочностью 3D-печать может быть быстрее. Для высокоточных функциональных прототипов с хорошей отделкой поверхности и реалистичными требованиями к свойствам материала ЧПУ обычно обладает преимуществами с точки зрения времени готовности первой детали. Это связано с тем, что ЧПУ действительно экономит время на трудоёмких процессах после 3D-печати, включая удаление поддержек, шлифовку и пост-отверждение, и лучше соответствует требованиям к эффективности быстрой разработки прототипов.

В2: Является ли изготовление многоматериальных прототипов на станках с ЧПУ очень дорогим?

Обработка нескольких материалов обходится дороже из-за своей сложности, но ценность значительно перевешивает дополнительные затраты. Благодаря однократному быстрому прототипированию можно заранее решить проблемы совместимости материалов, помех при сборке и узких мест в производительности, а также избежать изменений, которые при массовом производстве обошлись бы в десятки, а то и сотни раз дороже.

В3: Как быстро я смогу получить прототип многоматериального ЧПУ?

В JS Precision, в рамках стандартного процесса быстрой обработки прототипов, от получения ваших квалифицированных данных до отправки, простые многоматериальные прототипы могут быть изготовлены за 2–3 рабочих дня, а сложные — всего за 5–7 рабочих дней. Таким образом, мы можем уложиться в ваш график быстрой разработки прототипов, не задерживая цикл разработки.

В4: Какие экзотические комбинации материалов вы можете обрабатывать?

Помимо стандартных металлов и пластиков, мы также успешно обрабатываем комбинации ПЭЭК и титанового сплава, композита с керамическим наполнителем и алюминиевого сплава, а также комбинации ULTEM и медного сплава. Наши инженеры обладают богатым опытом в быстром прототипировании на станках с ЧПУ. Позвоните нам, чтобы обсудить ваши конкретные потребности и разработать эффективное решение для обработки.

Краткое содержание

Обработка на станках с ЧПУ давно вышла за рамки стереотипа «резки металла» и выводит быстрое прототипирование на новый уровень благодаря своей непревзойденной гибкости и точности.

Объединяя в себе высочайшие характеристики различных материалов, вы можете прикоснуться к практически готовому продукту и убедиться в его качестве на начальном этапе его разработки, что значительно сокращает риски НИОКР и время вывода продукта на рынок.

JS Precision — ваш идеальный выбор, если вы создаете инновационный продукт и ищете производственного партнера, который знаком с вашими сложными конструкциями и может изготавливать их с высокой точностью.

Благодаря нашему обширному опыту, передовым технологиям и эффективным процессам мы гарантируем качественную реализацию ваших проектов по быстрой разработке прототипов, что позволит вам своевременно выводить свою продукцию на рынок.