Руководство по материалам для быстрого прототипирования: пластмассы, металлы, эластомеры — выбор, свойства и цены поставщиков.

Прототипирование из пластика всегда было важнейшим этапом в разработке продукции. Начиная от концептуального пластикового прототипа и заканчивая точной металлической функциональной деталью, готовой к реальным испытаниям, технология быстрого прототипирования позволила сократить циклы разработки с месяцев до дней.

Однако, учитывая доступность множества разнообразных материалов и технологий, возникает важный вопрос: «Как выбрать оптимальный материал для конкретного проекта, исходя из его характеристик, скорости и стоимости?»

В этом руководстве рассматриваются все важнейшие критерии принятия решений, начиная от изготовления пластиковых прототипов и заканчивая услугами по изготовлению металлических прототипов, что позволит успешно реализовать ваши проекты с помощью лучших партнеров по производству, таких как JS Precision, наиболее эффективным способом.

Основная таблица ответов

Основные выводы:

• Выбор материалов, используемых в прототипе, зависит от цели, для которой этот прототип будет предназначен.
• Продуманный дизайн — это самый эффективный инструмент экономии средств при быстром прототипировании из пластика .
• Китайские поставщики оборудования для изготовления пластиковых прототипов могут обеспечить значительные преимущества с точки зрения затрат и цепочки поставок.
• Наличие такого партнера, как JS Precision, способного выполнить все виды обработки материалов , помогает обеспечить плавный переход от разработки прототипа к серийному производству.

Почему этому руководству можно доверять? Практический опыт работы с JS Precision.

Обладая обширным опытом в области прототипирования, компания JS Precision гордится успешным обслуживанием более 5000 клиентов из различных отраслей, таких как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и электронная промышленность, а также более чем 15-летним опытом в области прототипирования из пластика и быстрого прототипирования из металла.

Компания JS Precision успешно выполнила более 100 000 заказов на прототипы и добилась успешного завершения разработки прототипов из легкого алюминия для самых продаваемых дронов, а также решения проблем, связанных с растрескиванием под напряжением, в сфере услуг по прототипированию из металла, предоставляемых медицинской промышленности.

В нашей организации работает команда опытных инженеров с более чем 8-летним стажем в этой области. Это помогает нам понимать требования к прототипированию в различных секторах.

Мы работаем исключительно в соответствии со стандартом ASTM E1340-96 . В процессе быстрого прототипирования пластмасс мы помогаем нашим клиентам сократить затраты на 30% благодаря интеллектуальной оптимизации конструкции. В процессе прототипирования металлов время, необходимое для изготовления сложных деталей, может быть сокращено на 50% благодаря инновационному процессу.

Это не просто хвастливые цифры, это данные, полученные в результате нашего коллективного опыта работы над множеством проектов.

Мы всегда стремимся удовлетворить потребности клиентов в плане оптимизации дизайна, вплоть до предоставления услуг по изготовлению прототипов, что позволяет нам заслужить высокую оценку клиентов, о чем свидетельствует показатель повторных покупок в 75%.

Если вас беспокоят стоимость, качество или сроки изготовления прототипов, вы можете связаться с командой JS Precision и сообщить нам о требованиях к вашему проекту. Мы предоставим вам бесплатную техническую оценку и решения, а также используем наш профессиональный опыт, чтобы развеять ваши сомнения.

Выбор подходящего термопластика для ваших задач по созданию пластиковых прототипов

Требования к прототипированию из пластика должны включать в себя соответствующие соображения относительно материалов, предполагающие баланс между функциональностью и стоимостью . Выбор подходящего материала в процессе прототипирования имеет важное значение для обеспечения подтверждения соответствия проектным решениям, что было бы сложно, если бы процесс прототипирования не был методом быстрого прототипирования.

Функциональная валидация против валидации внешнего вида

Функциональные прототипы должны выдерживать механические нагрузки или термические воздействия, поэтому рекомендуется использовать конструкционные пластики, такие как ABS, нейлон или PC . Если проверяется только форма и сборка, то более дешевые PLA или ASA могут соответствовать требованиям и эффективно контролировать стоимость пластикового прототипирования.

Постобработка определяет материалы.

При планировании постобработки, такой как покраска, гальваническое покрытие или склеивание, следует выбирать совместимые материалы . ABS легко полируется и окрашивается распылением, и является широко используемым материалом, подходящим для постобработки при прототипировании из пластика. PP трудно склеивается из-за инертности его поверхности, поэтому не рекомендуется отдавать приоритет прототипам, собранным из нескольких компонентов.

Факторы окружающей среды

Выбор материалов будет зависеть от типа среды, в которой будет использоваться прототип: для использования на открытом воздухе наиболее подходящими будут УФ-стойкие материалы ASA, а для условий, чувствительных ко многим химическим веществам, — материалы PP или PPSU.

Разумный дизайн: снижение затрат на поддержку в быстром прототипировании из пластика.

Например, в процессе быстрого прототипирования из пластика «подложки» являются «отходами» процесса. Однако они необходимы для обеспечения стабильности процесса. Кроме того, они увеличивают количество материала, необходимого для этого процесса, а также время, затрачиваемое на постобработку. Это еще один ключевой аспект оптимизации услуг быстрого прототипирования из пластика, предлагаемых компанией JS Precision.

1. Соблюдайте правило 45°: это означает создание объекта таким образом, чтобы угол нависания был меньше 45°. Большинство процессов быстрого прототипирования из пластика позволяют выполнять печать без поддерживающих элементов под таким углом. Это полностью исключает использование поддерживающих элементов.

2. Оптимизируйте ориентацию вашей модели: Вам следует скорректировать ориентацию разрезаемой детали с целью сохранения критически важных поверхностей вдали от опорных конструкций и уменьшения площади контакта с ними.

3. Используйте растворимые вспомогательные материалы: В случаях с очень сложными внутренними структурами целесообразно инвестировать в принтеры, использующие растворимые вспомогательные материалы, такие как ПВА или ГИПС . Хотя они и стоят немного дороже, они обеспечивают сокращение времени ручной обработки для удаления вспомогательных материалов.

4. Использование вырезов и перфораций: Добавление отверстий или вырезов для уменьшения веса в зонах, не несущих нагрузку на детали, может привести к уменьшению количества материала при быстром прототипировании из пластика, тем самым снижая стоимость. Эти вырезы иногда позволяют избежать создания внутренних опор, которые трудно удалить в процессе прототипирования.

Рисунок 1. Быстрое прототипирование (БП) — это мощная технология прототипирования, которая при правильном использовании может не только сэкономить время, но и снизить общие затраты на разработку продукта.

Предотвращение образования трещин под напряжением в металлопрототипах

Услуги по прототипированию из металла , особенно процессы лазерного плавления порошка, подвержены накоплению остаточных напряжений из-за быстрого плавления и затвердевания, что приводит к деформации и растрескиванию деталей, являясь одной из основных проблем в отрасли . Компания JS Precision, опираясь на многолетний опыт, обобщила эффективные методы предотвращения этих проблем.

Распространенные методы предотвращения образования трещин под напряжением в металлических прототипах

Компания JS Precision использует стандарт ISO/ASTM 52909:2024 для гибкого сочетания методов предотвращения с методами, учитывающими структуру и свойства материалов деталей, например, одновременное использование оптимизированного сканирования, проектирования скруглений и обработки методом горячего изостатического прессования для предотвращения образования трещин под напряжением при прецизионном металлическом прототипировании в аэрокосмической отрасли.

Беспокоитесь о проблемах с образованием трещин при изготовлении металлических прототипов? Сообщите нам о структуре вашей детали, материале и требованиях к точности, и мы разработаем для вас оптимальное решение по контролю напряжений. Компания JS Precision предлагает бесплатный анализ осуществимости процесса, что повысит надежность ваших металлических прототипов.

Стратегии снижения веса высокопроизводительных алюминиевых прототипов

Для облегчения конструкции алюминиевого прототипа необходимо найти баланс между прочностью, жесткостью и весом , что является важнейшим фактором конкурентоспособности продукции. Компания JS Precision накопила богатый производственный опыт и предлагает эффективные решения по облегчению конструкции.

Топологическая оптимизация и структура решетки

Благодаря оптимизации распределения материалов с помощью программного обеспечения для моделирования и заполнению некритичных зон легкими решетками удалось добиться снижения веса до 70% без ущерба для производительности . Снижение веса высокопроизводительного алюминиевого прототипа станет ключевой технологией.

Тонкостенная конструкция и усиливающие ребра

По сравнению с традиционным процессом литья под давлением, эта технология позволяет уменьшить толщину стенок и обеспечить жесткость за счет использования рациональных ребер в качестве компенсации, и поэтому она больше подходит дляалюминиевых прототипов, изготовленных с помощью литья под давлением и процессов быстрого прототипирования из металла.

Полые сердечники и внутренние каналы

Использование инструментов для быстрого прототипирования из металла, таких как создание полостей или интеграция каналов охлаждения, позволяет снизить вес и улучшить функциональность, что дает существенное преимущество при изготовлении прототипов из металла на заказ.

Оценка возможности замены материалов

Если цель снижения веса высока, то можно рассмотреть возможность замены сплавов магнием или титаном . В этом отношении компания JS Precision предостерегает читателя от нецелесообразного рассмотрения вопроса стоимости и технологических аспектов, а также от стремления к снижению затрат за счет увеличения производственных издержек.

Хотите добиться эффективного снижения веса вашего алюминиевого прототипа? Загрузите 3D-модель вашей детали прямо сейчас, и инженеры JS Precision проведут бесплатный анализ снижения веса, предоставив конкретные решения по оптимизации и прогнозы по уменьшению веса, чтобы помочь вашему продукту выделиться на рынке.

Рисунок 2. Алюминий — наиболее часто используемый материал для изготовления прототипов, и производители в различных отраслях промышленности обычно рекомендуют использовать алюминий.

Расшифровка цитаты: как формируются цены на услуги по изготовлению пластиковых прототипов небольшими партиями?

Понимание структуры ценообразования при мелкосерийном изготовлении пластиковых прототипов позволит вам более рационально спланировать бюджет и избежать недоразумений относительно логики ценообразования. Компания JS Precision, как приверженец прозрачного ценообразования, объяснит логику ценообразования при мелкосерийном изготовлении пластиковых прототипов, и это , как правило, не будет сводиться к принципу «цена за единицу, умноженная на количество».

Основные элементы ценовой стратегии

Единовременные расходы : В основном они связаны с 3D-моделированием и нарезкой, а также с настройкой оборудования. Эти расходы не зависят от количества конечного продукта и составляют значительную часть затрат на изготовление единичных или очень мелкосерийных пластиковых прототипов, и, следовательно, являются важной причиной более высокой стоимости единицы продукции при изготовлении очень мелкосерийных прототипов.

Переменные затраты: Затраты, связанные с потреблением материала (и вспомогательного материала), использованием оборудования (напрямую коррелируют с размером и высотой детали) и временем постобработки (удаление вспомогательного материала, шлифовка и покраска). Стоимость возрастает с увеличением количества производимых изделий, но удельные переменные затраты остаются постоянными.

Скидки за объем: Чем больше заказанное количество единиц, тем больше снижаются дополнительные затраты, что приводит к существенному уменьшению цены за единицу, а предельные издержки приближаются к стоимости материалов и машино-часов. Цена за единицу услуги по изготовлению 10 пластиковых прототипов составит 100 долларов, а цена за единицу услуги по изготовлению 100 — 30 долларов.

Рисунок 3. Цена каждой детали, изготовленной в небольшой партии прототипов, варьируется от 20 до 200 долларов в зависимости от сложности, используемых материалов и объема производства.

Глобальное преимущество: анализ затрат и выгод производства пластиковых прототипов в Китае.

Китайские поставщики услуг по изготовлению пластиковых прототипов являются предпочтительным выбором во всем мире, прежде всего благодаря привлекательной разнице в ценах в 30-50%. Однако это не единственная ценность, которую предоставляют такие поставщики, поскольку их ценность гораздо больше.

Комплексные технические возможности

Ведущие китайские поставщики, такие как JS Precision, обладают ключевыми технологиями в области быстрого прототипирования из пластика, а также услугами по прототипированию из металла. Они предоставляют рекомендации по выбору материалов и предлагают комплексные решения на единой платформе.

Гибкость и скорость цепочки поставок

Местный рынок материалов в Китае огромен, а хорошо структурированная цепочка поставок обеспечивает очень быструю закупку материалов. Благодаря гибкому графику, они могут легко реагировать на срочные потребности в прототипировании, сокращая сроки поставки на 30-50% по сравнению с зарубежными поставщиками.

Комплексное решение

Наша компания предоставляет полный спектр услуг, начиная от оптимизации конструкции и многоэтапного прототипирования и заканчивая мелкосерийным производством и постобработкой, что упрощает управление проектами, гарантирует неизменно высокое качество прототипов и предотвращает проблемы, связанные с интеграцией нескольких этапов.

Хотите воспользоваться преимуществами китайского производства пластиковых прототипов с точки зрения стоимости и эффективности? Свяжитесь с JS Precision, и мы предоставим вам полный спектр услуг от проектирования до поставки, используя наши профессиональные технологии, конкурентоспособные цены и быструю доставку для ускорения разработки вашего продукта.

Почему JS Precision — ваш идеальный партнер для изготовления прототипов металлических изделий на заказ

Для проектов по изготовлению металлоконструкций на заказ, требующих высокой степени индивидуализации и функциональной интеграции, выбор подходящего партнера становится критически важным. Компания JS Precision станет предпочтительным выбором для любого клиента, стремящегося к надежности, благодаря своим основным технологиям и циклу создания ценности, начинающемуся с проектирования и завершающемуся проверкой.

1. Тесное сотрудничество в процессе проектирования: Эта компания привлекает инженеров с самого начала для оптимизации конструкции с точки зрения технологичности, стоимости и производительности, чтобы избежать дорогостоящих модификаций на более поздних этапах процесса и обеспечить эффективное производство прототипов металлических изделий по индивидуальному заказу.

2. Гибридные производственные возможности: Интеграция быстрого прототипирования из металла с традиционными процессами, включая обработку на станках с ЧПУ и обработку листового металла, позволяет нам использовать оптимальное сочетание процессов в зависимости от характеристик вашего нестандартного металлического прототипа . Это делается для достижения баланса между качеством и стоимостью .

3. Полная проверка качества на всех этапах производства: предоставление сертификатов на сырье, результатов проверки первого образца (FAI) и отчетов о функциональных испытаниях, строгая проверка каждого изготовленного на заказ прототипа из металла для обеспечения достоверности данных и подготовки к серийному производству.

3 дня против 3 недель: как компания JS Precision переработала прототип корпуса дрона из алюминиевого сплава с помощью гибридной технологии.

Когда дело доходит до разработки продукта, время также является конкурентным преимуществом, особенно для стартапов. Более быстрая проверка прототипов означает более быстрое привлечение инвестиций и массовое производство . Однажды компания JS Precision разработала алюминиевый прототип для стартапа по производству дронов и добилась прорыва в сроках поставки — с 3 недель до 3 дней — используя гибридные процессы.

Задача клиента

Этому стартапу, занимающемуся разработкой дронов, потребовалось создать прототип алюминиевого каркаса фюзеляжа размером 400x300x200 мм для испытаний на структурную нагрузку и вибрацию.

Традиционные решения для обработки на станках с ЧПУ обходятся более чем в 8000 долларов , а срок выполнения заказа составляет 3 недели. При этом вес полученного прототипа превышает целевой показатель на 15%. Это не только дорого и отнимает много времени, но и не соответствует требованиям к легкости изделия, что серьезно влияет на график разработки компании.

Точное решение на JavaScript

Получив запрос, компания JS Precision незамедлительно оптимизировала работу инженерной команды .

• Реконструкция процесса проектирования. В соответствии с рекомендациями инженеров, быстрое металлическое прототипирование головного блока методом однократного литья (алюминий-кремний-магниевый порошок) с внутренней топологически оптимизированной решеткой позволило значительно снизить его вес. Только высокоточная опорная база подшипника была отдельно изготовлена на станке с ЧПУ и встроена для обеспечения точности сборки.
• Была внедрена интегрированная конструкция канала охлаждения. В рамках услуги по изготовлению металлических прототипов, вместо сверления и сварки, сложный внутренний поток охлаждающего воздуха был непосредственно напечатан в этой конструкции. В свою очередь, это улучшило конструкцию прототипа, сделав его функциональным.
• Применение параллельного режима производства и сборки . Одновременная работа по быстрому прототипированию из металла и обработке на станках с ЧПУ позволила изготовить все детали за 3 дня. Точная сварка и сборка были выполнены за 24 часа.

Окончательный результат

Этот функциональный прототип, предлагаемый компанией JS Precision, весит на 22% меньше, что значительно повышает эффективность снижения веса и, следовательно, отвечает всем требованиям, связанным с испытаниями на нагрузку и вибрацию.

Общая стоимость этого проекта была снижена до менее чем 2800 долларов, что позволило сэкономить 65% по сравнению с традиционными методами. Весь цикл проекта был сокращен с 3 недель до 5 дней, что помогло клиенту эффективно завершить этап тестирования прототипа и перейти к следующему раунду финансирования.

Хотите снизить затраты и ускорить разработку прототипа? Загрузите чертежи деталей и требования к проекту, и JS Precision предоставит вам бесплатную оценку технологического решения, используя инновационные технологии и эффективные услуги, чтобы помочь вам преодолеть узкие места в НИОКР.

Рисунок 4. Прототип корпуса дрона, изготовленный методом 3D-печати из алюминия.

Часто задаваемые вопросы

В1: Можно ли использовать пластиковые прототипы для функционального тестирования?

Да. Компания JS Precision утверждает, что пластиковые прототипы, изготовленные из подходящих конструкционных пластиков, таких как нейлон и поликарбонат, могут полностью выдерживать определенные нагрузки, сборку и даже некоторые испытания на воздействие окружающей среды, удовлетворяя требованиям функциональной проверки большинства изделий.

В2: Насколько прочны металлические прототипы, напечатанные на 3D-принтере?

Приблизиться или даже достичь уровня кованых изделий . Например, прочность и твердость деталей из титанового сплава или инструментальной стали, изготовленных методом 3D-печати, очень близки к деталям, изготовленным традиционными методами, однако анизотропию деталей, полученных методом быстрого прототипирования из металла, необходимо учитывать заранее на этапе проектирования.

В3: Сколько времени занимает процесс от разработки проектной документации до составления сметы?

В случаях, когда для запроса коммерческого предложения требуются полные 3D-файлы, компания JS Precision, как правило, предоставляет подробную смету в течение 4 рабочих часов, в которой четко указана разбивка стоимости услуг по изготовлению прототипов из пластика или металла.

Вопрос 4: Что экономически выгоднее для мелкосерийного производства: 3D-печать или обработка на станках с ЧПУ?

При заказе менее 50-100 единиц, вероятно, более экономичным вариантом для сложных конструкций будет быстрое прототипирование из пластика или металла, в зависимости от вашего проекта. В более простых конструкциях при больших заказах обработка на станках с ЧПУ может оказаться дешевле. Если вам нужен анализ, JS Precision может вам помочь .

Вопрос 5: Можно ли воспроизвести данный физический объект?

Да. Компания JS Precision предоставляет услуги 3D-сканирования и обратного проектирования, то есть процесса, в ходе которого любой объект преобразуется в редактируемый файл, который затем воспроизводится и разрабатывается с помощью прототипирования из пластика или металла.

В6: Можно ли анодировать алюминиевые детали, изготовленные методом печатной машинки из металла?

Да, но этот эффект анодирования во многом отличается от традиционных методов анодирования алюминия. Детали из алюминия, напечатанные на 3D-принтере, проходят надлежащую постобработку, такую как микроструйная обработка, которая позволяет им быть анодированными таким образом, чтобы их внешний вид соответствовал требованиям к алюминиевому прототипу.

В7: Как я могу обеспечить конфиденциальность своих проектных данных?

Строгие соглашения о конфиденциальности между компанией JS Precision и всеми клиентами, зашифрованная передача файлов и внутренние системы контроля доступа обеспечивают всестороннюю защиту проектной документации и интеллектуальной собственности клиентов, предотвращая любую утечку конфиденциальной информации.

В8: Что такое минимальный объем заказа (MOQ)?

В компании JS Precision нет минимального объема заказа для услуг по изготовлению прототипов, достаточно одного экземпляра. Мы стремимся помочь клиентам провести валидацию продукта с нуля и, следовательно, быстро ускорить процесс исследований и разработок.

Краткое содержание

В области быстрого прототипирования достижение точного сочетания материалов, процессов и затрат имеет первостепенное значение. Такая оптимизация может помочь ускорить инновационный цикл и обеспечить хорошую отправную точку для достижения конечного успеха в создании продукта.

Независимо от того, идет ли речь о создании концептуального пластикового прототипа или о разработке высокопроизводительного металлического прототипа на заказ, компания JS Precision поможет вам стать надежным контрактным производителем. Мы используем наши знания в области различных материалов, а также прозрачное ценообразование и эффективное управление глобальной цепочкой поставок, чтобы воплотить в жизнь любые идеи.

Начните свой проект сегодня! Отправьте нам ваши 3D-файлы , и мы предоставим вам подробную смету и график проекта, включая предложения и рекомендации. Начните свой проект сегодня, и давайте вместе быстро, эффективно и грамотно выведем ваши идеи на рынок.