Технологията за бързо производство на инструменти предлага на производителите по-бърз начин за производство на форми, щанци, приспособления, шаблони и други производствени инструменти.
Той е особено подходящ за проверка на прототипи, мостово производство, производство на малки партиди и ранни пазарни тестове.
Въпреки това, в зависимост от фактори като необходимия резултат, материали и дизайн на продукта, други методи (като бързо прототипиране, традиционни инструменти или меки инструменти) могат да доведат до по-идеални резултати.
Това ръководство очертава концепцията за технологията за бързо формоване и я сравнява с други методи на производство, като има за цел да помогне на инженери, дизайнери и екипи по покупки при избора на подходяща производствена стратегия.
1. Какво е Бързо оборудване?
Бързата инструментална екипировка се отнася до набор от производствени методи, използвани за производство на матрици, щанци, шаблони, приспособления и други производствени инструменти със скорости, по-бързи от традиционните процеси за производство на матрици.
Бързото прототипиране произвежда директно мостри на части.
Бързо изграждане на матрици.
Фабриката използва тези форми за производство на готови части.
Следователно, бързото изграждане на матрици подпомага създаването на прототипи и цялостното масово производство.
Производителите често използват бързо шприцване, вакуумно леене, термоформоване, компресионно леене, леене под налягане и други процеси, които изискват персонализирани форми.
Екипите могат бързо да изработват инструменти, използвайки различни материали или методи.
Изборът зависи от изискванията на проекта:
- CNC обработен алуминий
- Предварително закалена стомана
- Силиконова гума
- Епоксидна смола
- полиуретан
- Композитни материали
- 3D-принтирани полимери
- Производство на метални добавки
Хората класифицират бързата обработка на два основни вида: директна бърза обработка и индиректна бърза обработка.
Директната бърза обработка се извършва чрез CNC обработка, адитивно производство или други методи.
Тези процеси произвеждат директно готовите форми или части от инструменти.
Работният режим на индиректната бърза обработка е различен. Екипът първо изгражда главен модел или прототип. След това използва този модел, за да направи крайната форма. Силиконовото формоване и някои методи за леене са типични примери тук. Бързите форми не само съкращават времето за изработване на форми. Истинското им предимство се крие в свързването на разработването на прототипи с мащабното производство.
2. Разбиране на бързото проектиране на инструменти
Добрият дизайн на инструментите е ключът към успеха на бързото прототипиране. Бързото изработване на инструменти се фокусира върху бързото производство. Въпреки това, матрицата трябва да контролира потока на материала, охлаждането, изхвърлянето на детайлите, размерната стабилност, повърхностната обработка и постоянната производителност. Лошо проектираните бързи инструменти могат да доведат до много дефекти. Това може да доведе до проблясъци, вдлъбнатини, деформация на детайлите, къси изстрели, промени в размерите, дълги цикли или преждевременно повреждане на матрицата.
Съображения за проектиране на части и DFM (Design of Part)
Проектирането за технологичност или DFM трябва да се извърши преди да започне бързото производство на инструментална екипировка.
Инженерите обикновено оценяват:
- дебелина на стената
- Ъгли на газене
- Подрязвания
- Ребра и издатини
- Ъглови радиуси
- Разделителни линии
- Местоположения на портите
- Местоположения на изхвърлящия щифт
- свиване
- Повърхностно покритие
- Критични допустими отклонения
Сложните елементи трябва да бъдат опростени, където е възможно, защото всеки плъзгач, повдигач, вложка или подрязване може да увеличи разходите за инструментална екипировка и времето за производство.
Следователно, добре проектираната част подобрява както ефективността на производството на инструменти, така и качеството на крайния детайл.
Бърз избор на материал за инструменти
Екипът избира инструментални материали въз основа на очакваната производствена операция, формовъчните материали, работната температура, изискванията за обработка на повърхността, размерните допуски и експлоатационния живот на инструмента.
Алуминият е често срещан избор за бързо шприцване.
Работниците обработват алуминия много бързо.
Стоманата има добра износоустойчивост.
Въпреки това, стоманата обикновено изисква по-дълго време за обработка и по-високи разходи.
Инструментите от полимери, смоли, силикон и композитни материали допълнително съкратиха времето за доставка и разходите.
Тези инструменти обаче имат сравнително ниска издръжливост и устойчивост на топлина.
Балансиране на скорост, цена и живот на инструмента
Бързото проектиране на матрици е свързано с намирането на правилния баланс.
Формите, използвани за стотици тестови проби, имат много различни структурни изисквания от тези, използвани за стотици хиляди производствени цикли.
Прекалено издръжливата или твърде опростената структура ще повлияят на производството.
Екипът трябва да съобрази структурата на матрицата с реалните производствени цели.
Това е най-добрият метод за бърза обработка.
3. Бърза инструментална обработка срещу Бързо прототипиране
Какво е бързо прототипиране?
Бързото прототипиране се отнася до технологии, които използват CAD данни за бързо производство на физически модели или прототипи на части.
Техниките, използвани за бързо прототипиране, включват:
- SLA 3D печат
- SLS
- FDM
- MJF
- CNC машинна обработка
- Вакуумно леене
- Други адитивни или субтрактивни производствени процеси
Бързото прототипиране е особено полезно в ранните етапи на разработване на продукта.
Инженерите могат да създават прототипи, да тестват техните размери и функционалност, да идентифицират проблеми в дизайна, да модифицират CAD модели и бързо да произвеждат нови версии.
Бързо създаване на инструменти срещу бързо създаване на прототипи
Материали за инструменти
Бързите форми използват алуминий, стомана, силиконова смола, епоксидна смола, композитни материали и полимери за инструменти за печат. Бързото прототипиране на реални мостри. Използва инженерни пластмаси, фотополимери, прахове, метали, обработваеми пластмаси или материали за производствен клас. Изборът на материали зависи от избрания процес.
Обем на формоване
Когато имате нужда от много еднакви формовани части, бързите форми работят по-добре. Бързото прототипиране е подходящо за ситуации, в които са необходими само един или няколко компонента за проверка на дизайна. Някои методи за бързо прототипиране могат да се справят и с производство на малки партиди.
Ефективност на разходите
Бързото прототипиране заобикаля разходите за изграждане на персонализирани форми. Спестява пари за отделни компоненти и чести редакции на дизайна. Бързата обработка изисква първоначална инвестиция в матрици. След като завършите матрицата, можете да я използвате за изработка на много части. Следователно, с увеличаването на общия обем, цената на всяка част също ще намалее.
Производствена ефективност
Бързото прототипиране може да се справи много добре с честите промени в дизайна. Инженерите създават нови части директно от актуализираните CAD файлове. След като дизайнът е стабилен, бързото инструментално оборудване може да подобри ефективността на производството. Формата може многократно да произвежда части с постоянно качество.
При какви обстоятелства трябва да изберете бързо инструментално оборудване или бързо прототипиране?
Изберете Бързо създаване на прототипи кога:
- Дизайнът на продукта все още се променя често.
- Необходими са само един или няколко прототипа.
- Нуждаете се от бързо тестване на формата, прилягането или функционалността.
- Валидирането на производствените материали все още не е от съществено значение.
- Искате да избегнете инвестиции в инструменти.
Изберете бърза инструментална екипировка кога:
- Дизайнът е достигнал относително стабилен етап.
- Необходими са няколко еднакви части.
- Частите трябва да бъдат произведени с помощта на действителен процес на формоване.
- Производителността на материалите трябва да бъде валидирана.
- Необходимо е пилотно производство или пазарни тестове.
В много програми за развитие двете технологии са по-скоро допълващи се, отколкото конкурентни.
4. Конвенционална инструментална обработка срещу бърза инструментална обработка
В продължение на десетилетия традиционните инструменти са движещата сила на мащабното производство. Те предлагат висока прецизност, дълъг живот на инструмента и стабилен процес. Но обикновено изискват повече време и разходи от бързата обработка.
Какво представляват традиционните инструменти?
Традиционното работно облекло обхваща традиционните методи на производство.
Фабриките използват тези методи за производство на производствени форми, щанци, приспособления и подобни инструменти.
За шприцване, производителите използват твърда инструментална стомана, за да изработват традиционни форми.
Те проектират тези форми за масово производство.
Производството може да включва:
- ЦПУ
- CNC завиване
- EDM
- Wire EDM
- стържещ
- Пробиване
- Топлинната обработка
- полиране
- Монтаж и сглобяване на матрици
Тези форми могат да включват сложни охладителни системи, плъзгачи, повдигачи, горещи канали, сменяеми вложки и автоматизирани системи за изхвърляне.
Конвенционална инструментална обработка срещу бърза инструментална обработка
Материали за инструменти
Повечето традиционни форми използват здрава инструментална стомана и други износоустойчиви материали. Тези материали могат да издържат на дългосрочно производство. Бързото формоване обикновено избира алуминий, предварително закалена стомана, полимери или композитни материали, които са лесни за обработка. Тези материали намаляват времето, необходимо за производство на инструменти.
Обем на формоване
Традиционните форми са подходящи за мащабно и дългосрочно производство. Екипите обикновено избират бързи инструменти за прототипи, пробни серии, мостово производство и средно и малкосерийно производство.
Ефективност на разходите
Традиционната обработка изисква големи първоначални разходи. Цената обаче се разпределя върху много компоненти, което я прави по-евтина при масово производство. Началните разходи за бърза обработка обикновено са ниски. Този метод е много ефективен, когато общата поръчка е твърде малка, за да покрие цената на цялата производствена матрица.
Производствена ефективност
След като започне производството, добре проектиран традиционен инструмент може да осигури стабилен цикъл, поддръжка на автоматизация и надежден дългосрочен резултат. Бързо разработените инструменти могат да помогнат на проектите да напреднат по-бързо в ранния етап. Строителите могат бързо да завършат калъпите и да започнат производството още по-бързо.
При какви обстоятелства трябва да изберете конвенционална или бърза инструментална обработка?
Изберете конвенционални инструменти , когато:
- Търсенето е стабилно и високо.
- Дизайнът е финализиран.
- Необходим е дълъг живот на инструмента.
- Планира се автоматизирано масово производство.
- Ниската единична цена при голям обем е приоритет.
Изберете бързообработване, когато:
- Времето за пускане на пазара е от решаващо значение.
- Количеството производство е ограничено.
- Все още е възможно да възникнат промени в дизайна.
- Необходимо е пилотно производство.
- Цената на пълноценен производствен инструмент все още не може да бъде оправдана.
Бързото производство на инструменти е особено ценно като мостово оборудване, което позволява производството да започне, докато дълготрайните производствени форми все още се разработват.
5. Мека инструментална обработка срещу бърза инструментална обработка
Бързата инструментална екипировка описва целта за бързо производство на инструменти. Меката инструментална екипировка описва инструменти, произведени от относително по-малко издръжливи или по-лесни за обработка материали.
Какво е мека инструментална екипировка?
Меката инструментална екипировка използва относително гъвкави или по-малко издръжливи материали за бързо и икономично производство на форми и помощни средства за производство.
Често срещани материали за меки инструменти включват:
- Силиконова гума
- полиуретан
- Епоксидна смола
- Композити от фибростъкло
- Някои алуминиеви сплави
- 3D-принтирани полимери
Мека инструментална екипировка срещу бърза инструментална екипировка
Материали за инструменти
Меките форми използват главно силикон, смола, композитни материали и полимери. Тези материали са много лесни за работа. Бързото формоване може да се използва от същите тези материали. Приложимо е и за алуминий или стомана, обработени с ЦПУ. Следователно, бързото формоване обхваща по-широк спектър от производствени възможности.
Обем на формоване
Меките форми са подходящи за производство на малки партиди. Този инструмент се износва бързо. Бързата обработка на метални форми има повече цикли. Точното количество зависи от материала, дизайна на формата, формовъчната смола, формата на детайла, температурата и настройката на обработката.
Ефективност на разходите
Първоначалната цена на меките инструменти е много ниска. Цената на бързата обработка на метал е сравнително висока в началния етап. Става по-рентабилно, когато имате нужда от допълнителни части.
Производствена ефективност
Екипът може да произвежда меки инструменти много бързо. Това е много ефективно за дребномащабни производства. Алуминиевите или стоманените бързи форми се изработват по-бавно. Но това предлага по-добра консистенция, термични характеристики и по-висок производствен капацитет.
При какви обстоятелства трябва да изберете мека или бърза инструментална обработка?
Изберете мека инструментална екипировка кога:
- Необходима е само малка партида.
- Бюджетът за инструменти е силно ограничен.
- Геометрията на продукта все още може да се промени.
- Изисква се много бързо производство на инструменти.
- Основната цел е леенето или производството на прототипи.
Изберете бързо инструментално обработване с метални форми кога:
- Необходима е по-висока повторяемост.
- Очакват се повече производствени цикли.
- Действителните материали за шприцване трябва да бъдат тествани.
- Точността на размерите е важна.
- Планира се пилотно или мостово производство.
6. Твърда инструментална обработка срещу бърза инструментална обработка
Твърдите форми се фокусират върху издръжливостта и стабилното дългосрочно производство. Rapid Tools дават приоритет на бързата доставка на инструменти и гъвкавото разработване на продукти.
Какво е трудно Инструментална?
Твърдите инструменти се отнасят до здрави форми, матрици, приспособления и производствени зъбни колела. Инженерите ги проектират за много производствени цикли в продължение на дълъг период от време. Често използваните материали включват закалена стомана, инструментална стомана, никелови сплави и други износоустойчиви материали.
Тези инструменти се справят с повтарящи се механични сили, температурни промени, налягания и износване на материалите. Следователно, производителите трябва да извършват внимателна обработка и повърхностна обработка върху тях.
Твърда инструментална обработка срещу бърза инструментална обработка
Инструментален материал
Твърдите инструменти използват предимно издръжливи метални материали, като например закалена инструментална стомана.
Бързата инструментална обработка може да използва алуминий, предварително закалена стомана, по-меки метали, полимери, смоли или композити.
Обем на формоване
Твърдата инструментална екипировка е предназначена за продължително производство с големи обеми.
Бързото инструментално оборудване се използва често за по-малки производствени обеми, инженерна валидация, пилотно производство и производство на мостове.
Ефективност на Разходите:
Твърдите инструменти изискват по-големи първоначални инвестиции.
Въпреки това, при достатъчно високи производствени обеми, по-дългият му експлоатационен живот може да намали разходите за инструментална екипировка на детайл.
Бързото производство на инструменти има по-ниски начални разходи и намалява финансовия риск, когато бъдещото търсене е несигурно.
Производствена ефективност
Твърдите инструменти могат да осигурят отлична производствена ефективност, след като се установи масово производство.
Бързото оборудване осигурява по-голяма ефективност по време на въвеждането на продукта, тъй като производството може да започне по-рано, а модификациите на инструментите обикновено са по-лесни за изпълнение.
При какви обстоятелства трябва да изберете твърда или бърза инструментална обработка?
Изберете твърда инструментална екипировка кога:
- Продуктът ще влезе в стабилно масово производство.
- Очакват се много високи количества производство.
- Дългият живот на матрицата е от съществено значение.
- Необходима е строга последователност в процеса.
- Промени в инструментариума са малко вероятни.
Изберете бърза инструментална екипировка кога:
- Търсенето е несигурно.
- Производството трябва да започне бързо.
- Инженерните промени остават възможни.
- Предпочита се по-малка инвестиция.
- Проектът преминава от прототип към производство.
7. 3D печат срещу бързото инструментално оборудване
3D печатът трансформира разработването на продукти, като позволи производството на сложни физически компоненти директно от цифрови дизайни без специални инструменти.
Какво е 3D печат?
3D печатът, наричан още адитивно производство, създава физически части чрез добавяне на материал слой по слой според дигитален 3D модел.
Често срещаните процеси включват:
- FDM
- SLA
- SLS
- MJF
- DLP
- Метално прахово спливане в легло
За разлика от шприцването, 3D печатът обикновено не изисква матрица. Това позволява на инженерите да преминат директно от CAD дизайн към физически части.
Следователно, сложни вътрешни канали, леки решетъчни структури, персонализирани геометрии и компоненти с малък обем могат да бъдат произведени без конвенционална инструментална екипировка.
3D печат срещу бързо инструментално изработване
Инструментален материал
3D печатът обикновено произвежда крайния компонент директно от полимер, смола, найлон, метален прах или други печатаеми материали.
Бързата инструментална екипировка произвежда матрица или инструмент от алуминий, стомана, смола, силикон, полимер или композитни материали. След това матрицата се използва за производството на крайните части.
Обем на формоване
3D печатът е особено привлекателен за отделни компоненти, персонализирани продукти, прототипи и малки производствени количества.
Бързото изработване на инструменти става по-привлекателно, когато са необходими по-големи количества еднакви части.
Ефективност на Разходите:
3D печатът елиминира необходимостта от инвестиции в матрици, което го прави икономичен при много малки количества.
Въпреки това, времето за печат и разходите за материали остават индивидуални за всеки компонент.
Бързото изработване на инструменти изисква първоначална инвестиция в матрица, но след като инструментът е наличен, многократното формоване може значително да намали разходите за компонент с увеличаване на количеството на производството.
Производствена ефективност
3D печатът позволява незабавни промени в дизайна, защото инженерите просто актуализират цифровия модел и отпечатват друга част.
Бързото изработване на инструменти изисква модификация на матрицата, когато дизайнът се промени.
При какви обстоятелства трябва да изберете 3D печат или бързо инструментално оборудване?
Изберете 3D печат кога:
- Необходими са само няколко компонента.
- Промените в дизайна се случват често.
- Необходима е много сложна геометрия.
- Персонализирането е важно.
- Искате да избегнете инвестиции в мухъл.
- Скоростта на прототипа е основният приоритет.
Изберете бърза инструментална екипировка кога:
- Необходими са десетки, стотици или повече еднакви части.
- Необходимо е да се оценят материалите за формоване с производствено качество.
- Повърхностната обработка и повторяемостта на процеса са важни.
- Характеристиките на шприцването трябва да бъдат валидирани.
- Започва пилотно производство.
8. Защо да изберете НОБЛЕ като твоя бърза инструментална екипировка производителя
NOBLE е китайско-британско съвместно предприятие, наградено от правителството като „Национално високотехнологично предприятие“. Имаме две основни бизнес направления: „Интелигентно производство“ и „Продукти за грижа“. Бизнесът „Интелигентно производство“ е специализиран в предоставянето на услуги за поддръжка на проекти на клиентите , включително машинна обработка и производство на части.
Повече от 10 години професионален опит в производството и бързото прототипиране. Нашият ефикасен екип осигурява силна подкрепа за вашите нови проекти, за да реализира 100% вашите изисквания; Стандартизираното управление осигурява строг контрол на качеството на частите и продуктите; разумен работен процес постига по-ниски разходи със същото качество.
След години упорит труд и развитие, NOBLE постепенно се трансформира от предприятие за прецизна обработка и производство на части с цялостна индустриална верига, поддържаща сервизни възможности, в сервизно ориентирано предприятие, което предоставя пълна поддръжка за всички проекти на клиентите.
NOBLE е вашето надеждно решение за персонализирано производство на едно гише, от проектиране на прототип до производство, чрез огромни производствени ресурси, подходяща технология, рационализиран процес, експертно ръководство и перфектен процес за проверка на качеството, за да превърнете идеите си в реалност.
NOBLE притежава следните квалификационни сертификати:
ISO 9001: 2015 – Надеждно управление на качеството за общо производство. Последователни процеси. Документиран контрол. Проследима инспекция.
ISO 13485: 2016 – По-строги стандарти за качество на частите за медицински изделия. Строго валидиране на процеса. Пълна проследимост. Изисква се за имплантируеми и хирургически части.
9. Заключение
Бързата обработка постига баланс между скорост, цена и производствен капацитет.
В сравнение с бързото прототипиране, традиционните инструменти, меките инструменти, твърдите инструменти и 3D печатането, бързите инструменти предлагат практичен вариант. Екипът ги използва за проверка на прототипи, мостово производство и производство на средни и малки партиди.
Вашият окончателен избор зависи от стабилността на дизайна, количеството на производството, бюджета, изискванията за материали и очаквания живот на инструмента. Производителят избира правилния план за матрицата за всеки етап от разработката. Това намалява разходите, скъсява сроковете за доставка и повишава цялостната ефективност на производството.
10. Въпроси и Отговори
1. Какви ключови рискове трябва да се предотвратят при прилагането на бърза инструментална екипировка за производство на компоненти с медицинско качество?
Риск от несъвместимост на материалите и нестабилно качество на повърхността на матрицата; проверете адаптивността на медицинския материал и извършете предварителна проверка на повърхността на матрицата.
2. Могат ли формите за бързо производство да бъдат модифицирани, за да превключват между различни варианти на продукта?
Частична модификация е постижима, но мащабните структурни промени не са рентабилни; дизайнът с вложки улеснява по-късните корекции.
3. Как да се прецени дали даден проект е подходящ за директно бързо създаване на инструменти, вместо за итеративно прототипиране?
Преценете по зрялост на дизайна, целевия размер на партидата и изискванията за материали; изберете бързо производство на инструменти, ако основната структура е заключена и са необходими десетки до стотици части.
4. Каква последваща обработка е необходима за части, произведени чрез бърза инструментална екипировка?
Почистване на мустаци, полиране на повърхности и проверка на размерите; медицинските части допълнително се нуждаят от проверка за чистота и биосъвместимост.
5. Как се променя времето за изпълнение на бързото изработване на инструменти в зависимост от сложността на детайлите?
Сложните подрязвания и плъзгащите се структури удължават циклите на доставка; опростяват некритичните елементи, за да съкратят времето за изработка на инструменти.
