Úvod: Proč Rychlé prototypování ABS Je důležité pro vývoj produktu
ABS je všude. Je pevný a odolný, dobře si drží tvar, snadno se zpracovává a je cenově dostupný. Z těchto důvodů se široce používá v široké škále produktů. Vývoj nového ABS dílu však není tak jednoduchý jako pouhý výběr materiálu. Vyžaduje konstrukční testování, montážní kontroly a funkční validaci. Všechny tyto kroky musí být dokončeny před výrobou formy.
Rychlé prototypování ABS je klíčovým spojením mezi CAD modely a sériově vyráběnými díly. Umožňuje vytvářet fyzické díly z digitálních souborů. Inženýři pak mohou tyto díly testovat, montovat, provádět pádové testy a měřit jejich rozměry. Problémy jsou identifikovány včas a náklady na provedení úprav zůstávají relativně nízké.
Tato příručka popisuje proces výroby prototypových dílů z ABS, zahrnuje jejich výhody a scénáře použití a podrobně popisuje různé možnosti výroby od tisku jednotlivých kusů až po malosériovou výrobu. Jejím účelem je pomoci inženýrům vybrat vhodnou metodu na základě fáze vývoje.
Co je rychlé prototypování ABS?
Definice rychlého prototypování ABS
Rychlé prototypování je velmi jednoduché. CAD modely lze rychle převést na fyzické součásti.
Rychlé prototypování ABS aplikuje tento koncept na materiál ABS. Díly se vyrábějí z ABS nebo materiálů podobných ABS. Existují různé výrobní metody – včetně tisku, obrábění nebo odlévání. Výsledné díly mají stejné výkonnostní vlastnosti jako sériově vyráběné díly ABS a jsou plně funkční.
Proč zvolit ABS pro prototypy?
ABS má vlastnosti, které z něj činí preferovaný materiál.
Mechanické vlastnosti
Vysoká odolnost proti nárazu; díly odolávají pádovým zkouškám. Dobrá houževnatost; díly se ohnou dříve, než se zlomí. Vhodné pro funkční testování, což umožňuje inženýrům simulovat reálné zatížení, aniž by docházelo k předčasnému selhání dílů.
Výrobní výhody
Snadno se obrábí, ABS vytváří hladké obrobené povrchy. Nástroje mají dlouhou životnost a nevyžadují žádné speciální chlazení. Snadno se tváří, s dobrými tekutými vlastnostmi ve vstřikovacích formách. Vynikající možnosti povrchové úpravy; broušení, lakování a lepení jsou snadné.
Výhody aplikace
Jeho výkon je podobný jako u mnoha sériově vyráběných plastů. Prototypy ABS se chovají konzistentně s finálními díly. Výsledky montážních testů jsou přesné a spolehlivé. Funkční testování je smysluplné a vývojová rizika jsou nízká.
Prototypování ABS plastu zahrnuje řadu výrobních možností. Konkrétní volba závisí na objemu výroby, časovém harmonogramu a nákladech. Každá metoda má své výhody. V následující části budou podrobněji vysvětleny.
Běžné procesy rychlého prototypování ABS
FDM 3D tisk pro rychlé prototypování ABS
Jak to funguje
Termoplastický ABS filament se přivádí do vyhřáté trysky, kde se taví. Stroj nanáší roztavený materiál vrstvu po vrstvě, přičemž každá vrstva se spojuje s vrstvou pod ní. Díl se tak postupně vyrábí zdola nahoru.
Výhody
Rychlé zpracování – díly lze vyrobit během několika hodin. Nízké náklady s cenově dostupnými materiály. Zařízení je široce dostupné, takže je ideální pro iterace návrhu – během jediného dne lze vyrobit více verzí. Použití originálního ABS materiálu zajišťuje, že výkon hotového výrobku odpovídá sériově vyráběnému ABS.
Omezení
Viditelné linie vrstev a povrch, který není dostatečně hladký. Pevnost závisí na orientaci tisku; pevnost v ose Z je slabší než v ose XY. Povrchová úprava vyžaduje broušení, tmelení nebo povlakování. Vzhledem k omezením přesnosti a drsnosti povrchu nejsou díly zatím vhodné k vystavení.
Nejlepší aplikace
Prototypování konceptů, montáž a testování střihu a vývoj produktu v rané fázi. Řekl bych, že 3D tisk z ABS je nejrychlejší způsob, jak získat prototypy z ABS.
3D tisk SLA s pryskyřicí podobnou ABS pro rychlé prototypování ABS
Jak to funguje
Obsluha nalije tekutou pryskyřici do nádrže. Ultrafialové laserové záření vytvrzuje pryskyřici vrstvu po vrstvě. Součást postupně nabývá tvaru v nádrži s pryskyřicí.
Výhody
Vynikající kvalita povrchu – hladší než výsledky 3D tisku FDM, bez viditelných linií vrstev. Vysoká rozměrová přesnost a ostré detaily. Vhodné pro složité díly – mikroprvky a jemné textury.
Omezení
Není vyrobeno z pravého ABS materiálu. Pryskyřice napodobuje pouze vzhled ABS, nikoli jeho mechanické vlastnosti. Liší se houževnatostí a odolností proti nárazu. Ačkoli díly vypadají jako ABS, jejich výkonnostní vlastnosti se od ABS liší.
Nejlepší aplikace
Prototypy vzhledu, spotřebitelské produkty a detailní modely. Technologie SLA nabízí výhody, pokud je cílem prezentace spíše než funkčnost; pokud je funkčnost kritická, je vhodnější technologie FDM s použitím pravého ABS materiálu – to je zásadní kompromis v rychlém prototypování ABS.
Vakuové lití dílů podobných ABS pro rychlé prototypování ABS
Jak to funguje
Nejprve továrna vytvoří vzorovou formu, která slouží jako reference. Dělníci nalijí silikon do formy kolem ní. Silikonová forma se poté rozřízne a vzorová forma se vyjme. Do formy se za vakua vstříkne polyuretanová pryskyřice, která napodobuje vlastnosti ABS. Jakmile pryskyřice vytvrdne, lze hotový výrobek vyjmout.
Výhody
Vzhled je nerozeznatelný od sériově vyráběných dílů s hladkým povrchem. Jedna forma dokáže vyrobit více replik – obvykle 10 až 25 dílů, než se silikonová forma degraduje. Tento proces je vhodný pro rychlé prototypování ABS a malosériovou výrobu.
Omezení
Forma má omezenou životnost. Použitým materiálem je obvykle pryskyřice podobná ABS, nikoli pravý ABS. Jeho mechanické vlastnosti jsou podobné, ale ne identické. Tyto díly jsou vhodné pro testování, ale konečné ověření stále vyžaduje použití pravého ABS.
Nejlepší aplikace
10 až 100 prototypových dílů. Pro funkční testování, kde je výkon podobný ABS dostatečný k splnění požadavků. Prodejní vzorky, které vyžadují vzhled pro hromadnou výrobu. Vakuové lití ABS překlenuje mezeru mezi kusovými 3D tištěnými díly a malosériovou výrobou ABS.
CNC obrábění pro rychlé prototypování ABS
Jak to funguje
Plný blok nebo deska ABS je upnuta na pracovní stůl obráběcího stroje. Obsluha používá rotující řezný nástroj k odebírání materiálu. Z polotovaru se tak obrábějí díly z ABS pro rychlé prototypování.
Výhody
Používá originální ABS materiál s mechanickými vlastnostmi identickými s vlastnostmi sériově vyráběných dílů. Vysoká přesnost s tolerancemi obvykle až ±0.05 mm. Vynikající rozměrová kontrola zajišťuje, že hotový výrobek dokonale odpovídá souboru CAD.
Omezení
Významné plýtvání materiálem. Díly se obrábějí z velkých bloků a odstraněný materiál se stává odpadem. Není vhodné pro vysoce složité geometrie; hluboké vnitřní dutiny se obtížně obrábějí. Tenké stěny jsou náchylné k deformaci.
Nejlepší aplikace
Výroba prototypů vyžadujících skutečný výkon ABS plastu. Mechanické testování, kde jsou vlastnosti materiálu kritické. Přesné díly vyžadující přesné tolerance. Pokud to rozpočet dovolí, je CNC obrábění ABS plastu zlatým standardem pro funkční prototypy.
Rychlý Vstřikování plastů pro rychlé prototypování ABS
Jak to funguje
Továrna nejprve vyrobí formu. Forma je vyrobena z hliníku nebo měkké oceli – nikoli z kalené nástrojové oceli. Dělníci vloží formu do standardního vstřikovacího stroje, poté ji roztaví a vstříkne ABS pryskyřici. Hotový díl se okamžitě vytvaruje. Jedná se o sériově vyráběný díl, vyrobený za použití sériově vyráběného vybavení a materiálů.
Výhody
Používá ABS pryskyřici výrobní kvality. Materiál je identický s materiálem finálního dílu. Replikuje konečné výrobní podmínky. Díl je vystaven stejnému tlaku, teplotě a rychlosti ochlazování jako při sériové výrobě v plném rozsahu. Poskytuje autentické pevnostní, vzhledové a rozměrové vlastnosti.
Omezení
Zákazníci musí za formu zaplatit. I hliníkové formy jsou dražší než 3D tisk nebo vakuové lití. Nejvhodnější pro použití po validaci rychlého prototypování ABS.
Nejlepší aplikace
Předvýroba. Nízkoobjemová výroba ABS pro testování na trhu. Pro předvýrobní testování, kde díly musí fungovat přesně jako finální produkt. Rychlé vstřikování plastů ABS není prototypování ABS v tradičním slova smyslu, ale spíše raná fáze výroby. Díly jsou skutečné a formy jsou skutečné. Jedinými rozdíly jsou materiál formy a nižší objem výroby. Díky tomu je to poslední krok před plnohodnotnou hromadnou výrobou.
O společnosti NOBLE: Od rychlého prototypování ABS k sériové výrobě
Společnost NOBLE se specializuje na řešení v oblasti výroby kovů a plastů. Naše služby začínají ve fázi návrhu produktu a sahají přes vývoj prototypů a malosériovou výrobu až po finální montáž a expedici.
Naše schopnosti
- Rychlé prototypování ABS – s nabídkou FDM, CNC obráběnía možnosti vakuového lití
- Vakuové lití pro materiály typu ABS a materiály výrobní kvality
- CNC obrábění kovů a plastů
- Vstřikování plastů pro hromadnou výrobu
- Kovovýroba – odlévání, obrábění a konečná úprava
- Povrchová úprava – lakování, galvanické pokovování a tryskání
- Montážní služby—od podsestav až po hotové výrobky
Certifikace kvality
- ISO 9001: 2015 pro obecné řízení kvality
- ISO 13485: 2016 pro výrobu zdravotnických prostředků
Tyto standardy definují, jak fungujeme, a zajišťují dokumentované procesy, sledovatelné kontroly a konzistentní výsledky.
Rychlé prototypování ABS od společnosti NOBLE zahrnuje řadu technologií. Technologie FDM je vhodná pro rané fáze ověření konceptu, CNC obrábění je vhodné pro funkční díly, vakuové lití je vhodné pro malosériovou výrobu a rychlé vstřikování plastů je vhodné pro malosériovou výrobu ABS. Zvolená konkrétní metoda závisí na fázi vývoje a požadovaných vlastnostech materiálu.
NOBLE nabízí více než jen výrobní služby. Díky našim integrovaným inženýrským a výrobním možnostem pomáháme našim zákazníkům proměnit jejich nápady ve spolehlivé hotové produkty. To znamená méně předávání produktů, nižší riziko a rychlejší uvedení na trh.
Často kladené otázky: Rychlé prototypování ABS
Je ABS vhodný pro rychlé prototypování?
Je velmi vhodný. Nabízí vysokou pevnost, vysokou rozměrovou přesnost a snadno se obrábí a tiskne. Prototypy z ABS se chovají stejně jako sériově vyráběné díly, což dává testování smysl.
Mohou 3D tiskárny vyrábět skutečné ABS díly?
Rozhodně. Tiskárny FDM používají originální ABS filament, takže potištěné díly jsou vyrobeny z ABS. I když existují kompromisy, jako jsou linie vrstev a omezení směrové pevnosti, samotný materiál je autentický.
Jaký je rozdíl mezi 3D tiskem ABS a vstřikováním plastů?
3D tisk z ABS umožňuje vytvářet díly vrstvu po vrstvě pomocí filamentu, bez nutnosti forem. Vstřikování plastů na druhou stranu zahrnuje vstřikování roztaveného ABS plastu do dutiny formy. I když formy představují náklady, vstřikované díly nabízejí vyšší pevnost a rychlejší výrobní rychlosti. První z nich je vhodný pro prototypování, zatímco druhý je vhodný pro hromadnou výrobu.
Jak dlouho trvá rychlé prototypování ABS?
Vytištění jednoho dílu trvá jen několik hodin. CNC obrábění trvá několik dní. Vakuové lití trvá jeden až dva týdny. Rychlé vstřikování ABS plastu trvá dva až čtyři týdny. Přesná doba závisí na způsobu výroby a složitosti dílu.
Jaká je nejlevnější metoda prototypování ABS?
Pokud hledáte cenově nejvýhodnější variantu, doporučuji 3D tisk FDM. Náklady na materiál jsou nízké, doba zpracování je krátká a nejsou potřeba žádné formy. Budete však muset zvážit kompromisy týkající se povrchové úpravy a pevnosti.
Kdy bych měl/a přejít od prototypování k vstřikování plastů?
Když je návrh stabilní. Když požadované množství přesáhne 100 až 500 dílů. Když musí být díl vyroben z ABS produkční kvality za reálných lisovacích podmínek. Tehdy se logickým dalším krokem stává rychlé vstřikování ABS.
