V dnešním rychle se měnícím výrobním prostředí se rychlé obrábění stalo rychlým nástrojem pro přizpůsobené produkty. Tento článek prozkoumává svět rychlého obrábění, jeho různé typy, výhody, omezení a aplikace, stejně jako podrobný pohled na to, jak se rychlé obrábění liší od tradičního obrábění a jak je rychlé obrábění jedinečně umístěno ve srovnání s rychlým prototypováním. Zjistěte, jak tento inovativní přístup poskytuje rychlejší výrobní cykly, nákladově efektivní řešení na míru pro širokou škálu průmyslových odvětví.
Rychlé prototypování je proces rychlé výroby forem a nástrojů pro použití ve výrobě. Je to klíčová součást metodologie Rapid Manufacturing pro rychlejší a efektivnější výrobu funkčních dílů a prototypů. Rychlé obrábění hraje zásadní roli při překlenutí propasti mezi rychlým prototypováním a tradičními nástrojovými metodami a poskytuje nákladově efektivní a časově úsporné řešení.
Primárním cílem Rapid Tooling je urychlit proces výroby nástrojů a umožnit výrobcům rychlý přechod z fáze návrhu ke skutečné výrobě. Díky využití pokročilých technologií, jako je aditivní výroba a CNC obrábění, je Rapid Tooling schopen vytvářet formy a nástroje s větší přesností a kratšími dodacími lhůtami.
Aplikace pro rychlé obrábění jsou různé a zahrnují průmyslová odvětví, jako je automobilový průmysl, letecký průmysl, spotřební zboží a lékařská zařízení. Umožňuje výrobu přizpůsobených dílů, malé výrobní série a rychlou iteraci návrhů. Rychlé prototypování umožňuje výrobcům rychle reagovat na požadavky trhu, zkrátit dobu uvedení na trh a získat konkurenční výhodu v příslušných odvětvích.
Porovnání rychlého a tradičního obrábění
Rychlé obrábění je skupina technologií používaných k rychlému, levnému a efektivnímu vytváření nástrojů pro tradiční výrobní procesy k výrobě dílů v kratším časovém období nebo v menším množství. Tradiční nástroje se obvykle vyrábějí z odolných kovů pomocí technik, jako je obrábění a odlévání kovů. . Tyto procesy jsou však drahé a vhodnější pro cykly hromadné výroby. Při použití pro iterace nástrojů nebo k výrobě nástrojů, které se používají pouze k výrobě malých sérií dílů, mohou náklady vzrůst a výrobní časy se mohou dramaticky prodloužit.
Integrace rychlých nástrojů do procesu vývoje produktu umožňuje výrobcům ověřovat návrhy a výběr materiálů před přechodem na sériovou výrobu, aby se urychlil vývoj produktu, rychle opakoval a uvedl na trh lepší produkty. Rychlé obrábění umožňuje inženýrům používat skutečné materiály produkční kvality k hodnocení výkonu dílů v reálných aplikacích a vyrábět omezené množství pro beta a ověřovací testování. Rychlé nástroje mohou také pomoci při odstraňování problémů ve výrobním procesu před investicí do drahých výrobních nástrojů.
Navíc rychlé obrábění poskytuje způsob výroby zakázkových nebo omezených sérií koncových dílů pomocí tradičních výrobních procesů, jejichž použití by bylo neúměrně nákladné. To umožňuje výrobcům testovat nové produkty pro trh, nabízet širší sortiment produktů nebo přizpůsobovat díly potřebám zákazníků. Podívejte se prosím na níže uvedenou tabulku:
RYCHLÉ NÁŘADÍ | KONVENČNÍ NÁSTROJE | |
Rychlost | 24 hodin | 4-8 týdnů |
Vlastní výroba za použití aditivních výrobních technik | Outsourcovaná výroba | |
Náklady na nástroje | Nízké náklady, podobné rychlému prototypování, nízké režijní náklady | Velmi drahé, značné režijní náklady. |
Ideální objem výroby | 1 – 10,000 XNUMX dílů, v závislosti na procesu a nástrojovém materiálu | ~5,000 XNUMX+ dílů, liší se podle výrobního procesu |
Aplikace | Prototyping | Masová produkce |
Validační testování produktu | ||
Mostové nástroje | ||
Krátkodobá, zakázková nebo zakázková výroba |
Jaké materiály lze použít pro rychlé obrábění?
Rychlé prototypy jsou dočasné formy používané k výrobě prototypů, malých sérií dílů nebo litých pryskyřic. Některé běžné materiály používané pro rychlé prototypování včetně silikonové pryže, polyuretanu, sádry a kovu.
Hliník
Hliník je materiálem volby pro rychlé prototypování díky své vynikající tepelné vodivosti, takže je ideální pro vstřikování. Je snadno dostupný a nabízí dobrý poměr pevnosti a hmotnosti.
Ocel
Ocel, zejména nástrojová ocel, je spolehlivou volbou pro rychlé zpracování. Je odolný a vydrží procesy lisování pod vysokým tlakem. Čínský ocelářský průmysl zajišťuje stálé dodávky vysoce kvalitního materiálu.
Plasty
Pro určité malosériové aplikace lze pro rychlé obrábění použít plasty, jako je ABS nebo nylon. Tyto materiály jsou nákladově efektivní a ideální pro prototypování.
Měď
Měď se používá pro určité specializované aplikace, zejména pro elektronické součástky. Má vynikající elektrickou vodivost a snadno se s ním pracuje.
Výrobní technologie
CNC obrábění
CNC obrábění hraje důležitou roli v čínském průmyslu rychlého obrábění. Zahrnuje použití přesných nástrojů k odečítání materiálu z pevného bloku. CNC obrábění dokáže zpracovat různé materiály, včetně kovů a plastů.
EDM využívá elektrické výboje k přesnému leptání materiálu. Je to přesná metoda, často používaná pro složité tvary nebo tvrzené materiály.
V rychle se měnícím výrobním prostředí v Číně může výběr materiálu a technologie pro rychlé obrábění významně ovlivnit vývoj produktu a dobu uvedení na trh. Výběr závisí na faktorech, jako je rozpočet, požadavky projektu, vlastnosti materiálu a požadovaná propustnost. S dalším pokrokem v technologii se bude řada materiálů a technik pro rychlé obrábění nadále rozšiřovat a nabízet řadu nových vyhlídek na inovace a přispívat k růstu čínské výroby.
Typy rychlého obrábění
Rychlé prototypování zahrnuje různé techniky, včetně přímého rychlého obrábění (DRT) a nepřímého rychlého obrábění (IRT). DRT zahrnuje přímé vytvoření formy nebo nástroje pomocí aditivních výrobních technik, jako je 3D tisk nebo selektivní laserové slinování. Na druhé straně IRT zahrnuje vytváření vzorů nebo prototypů a poté generování konečných forem nebo nástrojů pomocí konvenčních nebo aditivních výrobních metod.
Přímé rychlé obrábění
Přímé rychlé obrábění vytváří skutečné vložky jádra a dutin formy. Výhodou tohoto procesu je jeho schopnost vytvářet nástroje s geometriemi, které byly dříve nedosažitelné. Konformní technologie chlazení je toho příkladem. V této technice sledují vnitřní chladicí kanály obrysy dutiny formy, čímž zvyšují rovnoměrnost tepelných ztrát z formy a zkracují doby chlazení přibližně o 66 %.
V malosériové výrobě vám tato forma rychlého obrábění umožňuje velmi rychle postavit formu nebo nástroj a téměř okamžitě začít vyrábět produkty. To je zvláště výhodné pro krátkodobou výrobu, protože nástroje nemusí být velmi pevné nebo trvanlivé. V závislosti na použitých materiálech a složitosti konstrukce může tato forma vyrobit až 5,000 dílů.
Kroky nepřímého rychlého obrábění:
Design: Vytvořte digitální model součásti formy pomocí softwaru CAD.
Výběr materiálu: Vyberte vhodný materiál pro součást formy, jako je hliník nebo ocel.
Výroba: Vyrobte součást nástroje přímo z vybraného materiálu pomocí CNC obrábění nebo 3D tisku.
Dokončovací: Aplikujte techniky následného zpracování, jako je leštění nebo povrchová úprava, abyste dosáhli požadované povrchové úpravy.
Výhody přímého rychlého obrábění
Rychlost: Direct Rapid Tooling umožňuje rychlejší výrobu součástí nástrojů a kratší dodací lhůty než tradiční metody.
Flexibilita návrhu: Software CAD umožňuje komplexní návrhy a rychlé úpravy pro optimalizaci návrhu.
Nákladově efektivní: Direct Rapid Tooling je nákladově efektivnější pro nízko až středně objemovou výrobu než tradiční nástroje.
Nevýhody přímého rychlého obrábění
Omezení materiálu: Rozsah materiálů, které lze použít pro přímé rychlé obrábění, může být ve srovnání s tradičními metodami obrábění omezený.
Trvanlivost: Součásti forem vyrobené pomocí metod přímého rychlého obrábění mohou mít nižší trvanlivost ve srovnání se součástmi forem vyrobenými za použití tradičních materiálů forem.
Omezení velikosti: Velikost součástí nástrojů může být omezena pláštěm budovy použitého CNC stroje nebo 3D tiskárny.
Nepřímé rychlé obrábění
Indirect Rapid Tooling využívá hlavní vzor generovaný aditivní výrobou k vytvoření formy nebo matrice. K dispozici je několik technik, z nichž nejoblíbenější je technika „soft tooling“. Technologie Soft tooling využívá silikonové formy k vytváření plastových dílů a jako obětní modely pro vytavitelné lití kovových dílů.
Nepřímé rychlé nástroje se používají pro testování a experimentování. Například, když již máte detailní návrh a chcete testovat různé materiály, je nepřímé rychlé obrábění dobrým řešením. Je to proto, že vám umožňuje snadno sestavit více testovacích nástrojů a forem ze stejného hlavního modelu.
Kroky nepřímého rychlého obrábění
Nepřímé obrábění je druhou formou rychlého obrábění. Nepřímé obrábění vyžaduje následující kroky.
Krok 1:Vytvořte model hlavního nástroje nebo formy pomocí softwaru CAD.
Krok 2:Pošlete soubor do stroje nebo tiskárny, abyste vytvořili hlavní formu nebo nástroj nazývaný vzor. Tento vzor je obvykle velmi odolný.
Krok 3: Vytvořte více forem nebo nástrojů na základě hlavního vzoru. Můžete vyrábět nové formy nebo nástroje s použitím různých materiálů s různými vlastnostmi. Vzorové vzory lze použít jak pro tvrdé nástroje (nástroje vyrobené z houževnatých nebo pevných materiálů), tak pro měkké nástroje (méně pevné nástroje). Jediný vzor může produkovat velké nebo malé množství různých nástrojů nebo forem, které pak lze použít k vytvoření více prototypů.
Výhody nepřímého rychlého prototypování.
Hlavní vzory jsou velmi robustní a trvalé a během procesu prototypování se jen zřídka rozbijí. Možná budete potřebovat pouze jeden hlavní vzor (pokud se nezmění váš návrh). Vzhledem k tomu, že všechny různé nástroje a formy jsou založeny na stejném vzoru, existuje méně rozdílů. Je to skvělé pro experimentování s různými materiály, protože můžete vytvořit nástroj nebo formu, která nejlépe vyhovuje konkrétnímu materiálu nebo procesu prototypování.
Měkké i tvrdé nástroje lze vyrobit dle požadavků zákazníka. Měkké nástroje lze použít pro jednoduché návrhy nebo nákladově efektivní prototypování, zatímco tvrdé nástroje jsou vhodné pro složité návrhy.
Nevýhody nepřímého rychlého obrábění.
O něco delší doba výroby ve srovnání s přímým rychlým obráběním. Zahrnuje mezikrok, který může vést k vyšším nákladům. K vytvoření silného a odolného vzoru může být nutné použít kvalitnější materiály. Toto není vždy vhodné řešení, pokud očekávejte, že se váš návrh během fáze prototypu dramaticky změní. Není to nutné u jednoduchých návrhů, které nevyžadují vysokou rozměrovou přesnost nebo přesnost.
Jak funguje rychlé prototypování?
Rychlé prototypování se používá k rychlému vytváření fyzických dílů nebo komponent pomocí návrhových nástrojů. Proces obvykle začíná tím, že návrháři a inženýři vyvinou digitální návrh produktu, často pomocí softwaru pro počítačově podporovaný návrh (CAD). Toto digitální rozvržení slouží jako plán pro proces prototypování, který podrobně popisuje rozměry, estetiku a funkčnost produktu.
Po dokončení návrhu je dalším krokem převedení návrhu na fyzické části nebo komponenty. Na rozdíl od tradičních výrobních metod, které často zahrnují zdlouhavé nástroje a časy nastavení, rychlé prototypování umožňuje vytvářet produkty přímo z digitálních návrhů. K oživení návrhu se používají technologie jako 3D tisk, rychlé obrábění a další pokročilé techniky prototypování.
V průběhu celého procesu mají návrháři a inženýři flexibilitu iterovat a zdokonalovat produkt a provádět úpravy na základě zpětné vazby a testování. Tato iterativní povaha je jednou z hlavních výhod rychlého prototypování, která zajišťuje, že konečný životaschopný produkt bude těsně odpovídat předpokládanému designu a potřebám uživatele.
Proč je Rapid Tooling import.
Rychlejší uvedení na trh: Rapid Tooling může vyrábět formy a nástroje za kratší dobu než tradiční metody, čímž se zkracuje celkový čas potřebný pro vývoj a výrobu produktu.
Úspora nákladů: Rychlé obrábění může být nákladově efektivnější než tradiční nástroje, zejména u malých výrobních sérií nebo prototypů, protože nevyžaduje složité a drahé nástrojové vybavení.
Flexibilita návrhu: S Rapid Tooling je snazší začlenit úpravy nebo vylepšení návrhu během procesu obrábění, což umožňuje větší flexibilitu a rychlejší iterace.
Zvýšená efektivita: Rychlé obrábění zkracuje dobu mezi dokončením návrhu a výrobou, zjednodušuje výrobní proces a umožňuje rychlejší uvolnění produktu.
Přizpůsobení a složitost: Rychlé nástrojové techniky, jako je aditivní výroba, umožňují vytvářet složité geometrie a zakázkové návrhy nástrojů, které by byly náročné nebo drahé pro tradiční metody.