Мелкосерийное производство и изготовление прототипов.

30 сентября 2021
Рассмотрим различные технологии изготовления прототипов и единичных изделий: плюсы и минусы данных технологий. Какие могут возникнуть проблемы когда виртуальная 3D-модель становится физической?

По прототипу изделия можно проверить следующие свойства:

1) Собираемость
2) Механическая прочность
3) Эргономика
4) Герметичность
5) Электропроводность и защита от наводок
6) Трение движущихся частей
7) Реальный вес и тактилные ощущения
8) Цвет и дизайн
и многое другое...

Когда 3D модель превращается в реальное изделие, возникают проблемы, которые сложно предугадать на этапе проектирования. Их нужно устранить до того как изделие пойдет в серию.

Давайте разберем различия в технологиях прототипирования (мелкосерийного производства).

1) FDM 3D печать - Послойное выращивание изделия из расплавленной пластиковой нити.
Достоинства:
- Дешевая технология.
- Быстрое получение прототипа или готового изделия.
- Возможность печатать гибкими(резиноподобными) материалами.
Недостатки:
- Анизатропия свойств. Печать происходит послойно, поэтому прочность на разрыв поперек слоев в разы меньше, чем вдоль.
- Характерная шероховатая поверхность изделия. В зависимости от предьявляемых требований может потребоватся обработка поверхности (грунтовка, шлифовка, покраска).
- Изделия имеют невысокую точность порядка 0.1-0.2мм.
<span style="font-weight: bold;">FDM 3D печать</span>
FDM 3D печать
2) SLA 3D печать - печать фотополимером.
Достоинства:
- Высокоточная печать. Пиксели от печати не различимы глазом. Точность порядка по оси XY- 75 мкм; по оси Z-10 мкм
- Возможность проверить собираемость изделия и эргономику.
- Быстрота получение прототипа или готового изделия.
Недостатки:
- Хрупкость изделия.
- Небольшая область печати.
- Расходники для SLA 3D печати дороже, чем для FDM 3D.
<span style="font-weight: bold;">SLA 3D печать</span>
SLA 3D печать
3) Фрезеровка - обработка на фрезерном станке
Достоинства:
- Свойства готового изделия практически не отличимы от серийного образца.
- Возможность обработки различных материалов: (пластика, металла, дерева и др).
- Высокая точность.
- Возможность проверить практически все: дизайн, собираемость, вес, прочность, поведение образца в реальных условиях эксплуатации.
Недостатки:
- Резиноподобные материалы не поддаются фрезеровке.
- Есть нюансы с фрезировкой прозрачных деталей.
- Дорогая технология.
- Требуется больше времени на производство.
<span style="font-weight: bold;">Фрезеровка </span>
Фрезеровка
4) Литьё полиуретана в силиконовые формы - по факту является мелкосерийной технологией.
Достоинства:
- Серийный образец
- Возможность литья резиноподобных, прозрачных пластиков.
- Точное соответствие пластика по жёсткости, упругости, цвету, фактуре.
- Серия 1-1000 штук
Недостатки:
- Дорогая технология при изготовлении мелкой партии изделий.
- Требуется больше времени на производство.

5) Литьё пластика под давлением в легкообрабатываемые формы - серийное производство.
Достоинства:
- Все те же достоинства, что у литья в силиконовые формы.
- Серия от 1000 - 5000(10000)
Недостатки:
- Очень дорогая технология.
- Длительные сроки изготовления оснастки.

Зная основные технологии мы можем выбирать решение, подходящие для нас.

Выбираем технологию правильно:

- Нужна фигурка что бы поставить дома на полке - Sla или Fdm 3D печать.
- Необходимо в ретро автомомобиле заменить шестерню для дворников - Fdm 3D печать или фрезировка.
- Необходимо изготовить корпус электронного устройства для показа на выставке - Sla 3D печать.
- Корпус того-же устройства для проверки механических свойств - фрезеровка.
- Кастомную крышку на бензобак вашего любимого байка - фрезеровка.
- Деревянная шкатулка с инициалами жены - фрезеровка.
© СustomLab 2022