CNC-prototyping er en vigtig del af ny produktudvikling, da det hjælper med at evaluere, om et design vil se ud og fungere som forventet. CNC prototyping teknologi er blevet udviklet i mere end 70 år, og har længe været grundpillen i moderne produktion og er uundværlig i enhver industri. CNC prototyping muliggør fremstilling af prototyper på relativt kort tid og til lave omkostninger.
Indholdsfortegnelse
SkiftHvad er CNC prototyping?
CNC-prototyper er processen med hurtigt at skabe prototyper af høj kvalitet ved hjælp af CNC-værktøjsmaskiner. Produktdesignere og ingeniører skaber ofte prototyper til fremtidige produktionskørsler. CNC-bearbejdningsprocessen hjælper med at skabe den sidste del, designet til at give en visuel og funktionel repræsentation af det endelige produkt. Med andre ord opnår CNC prototyping det fysiske resultat af et digitalt design. Designere kan nemt opdage og eliminere designfejl gennem CNC-prototyper, før de påbegynder produktion af store mængder. Naturligvis bliver produktionen mere omkostningseffektiv, når designfejl elimineres under prototypefasen.
Hvorfor er CNC-bearbejdning velegnet til prototyping?
CNC-bearbejdning er en ideel proces til prototyping. For det første tilbyder processen et højt niveau af nøjagtighed og præcision på grund af brugen af computere til at styre værktøjets bevægelse og detektere emnet. Disse computerstyringer tager højde for alle vinkler af designet og sikrer, at prototyper er nøjagtigt skabt til de endelige delspecifikationer, og identiske dele fremstilles gentagne gange.
En anden grund til, at CNC er god til prototyper, er dens hastighed. CNC-prototyping er meget forskellig fra processer som sprøjtestøbning, hvor producenter og produktudviklere skal vente uger eller endda måneder på, at forme er klar.
CNC prototyping proces
Ved hjælp af et CNC-system starter prototyping med at skabe en 3D CAD-model af den sidste del og konvertere den til en CAM-fil. CAM-filer indeholder G-kode, inklusive mange forskellige instruktioner, der styrer bevægelsen af CNC-maskinen under prototypeoprettelse. CNC-maskinen skærer materialet efter disse instruktioner. Takket være CNC-systemet er der meget lidt menneskelig overvågning gennem hele prototypingsprocessen. Dette er en stor fordel i forhold til traditionel bearbejdning, som er tidskrævende og kræver tæt overvågning.
I modsætning til 3D-print er CNC-prototyping en subtraktiv metode, der kræver mindre materiale. Enkelte dele af den originale blok skæres bit for bit, indtil den ønskede form er skabt. Da CNC-maskinen styres af en computer, er processen kendetegnet ved høj præcision. Derudover kan komplekse designs og indviklede geometrier også nemt CNC-bearbejdes til hurtig prototyping.
CNC prototyping operationer
Rapid-producenter kan bruge forskellige CNC-prototypeoperationer afhængigt af designet af den endelige del. Hvilken specifik operation, der skal vælges, afhænger normalt af flere faktorer, blandt andet designspecifikationer og anvendte materialer. AN-Prototype opsummerer følgende almindelige CNC-prototypebehandlingsoperationer baseret på mange års CNC-behandlingserfaring.
CNC-fræsning, den mest almindelige operation af CNC-bearbejdning, refererer til skabelsen af prototyper ved hjælp af en CNC-fræser. CNC-fræsningsprocessen er en subtraktiv proces, fordi maskinen fjerner materiale fra emnet for at skabe prototyper af forskellige geometrier. Fræsemaskiner har multi-point skæreværktøjer, som hver især laver skarpe snit i forskellige former og længder på et roterende emne. Skæredybden og bevægelsesprofilen for værktøjet og de akser, der bruges af maskinen, afhænger af designets kompleksitet. For at opnå højere skærenøjagtighed er CNC-fræsere også udstyret med yderligere akser for at forbedre deres bevægelsesmuligheder, såsom 4-aksede, 5-aksede CNC-maskiner.
Lorem ipsum dolor sidder amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.
5-akset CNC-bearbejdning gør det muligt for komplekse dele med flere sidefunktioner at bearbejde op til fem sider i en enkelt opsætning. Dette giver enorme fordele i form af stærkt øget CNC-maskinudnyttelse, reducerede opsætnings- og cyklustider og forbedret kvalitet. 5-akset CNC-bearbejdning kan producere højpræcisionsdele med ekstremt komplekse geometrier.
CNC Swiss-bearbejdning er en fremstillingsteknik, der bruger specialiseret værktøjsskæring designet til at bearbejde metal- eller plastemner til komplekse, slanke eller sarte komponenter, der kræver snævre tolerancer. CNC schweizisk bearbejdningsteknologi er meget udbredt i den medicinske industri, rumfart, IT, elektronik, energi- og brændstofsystemer, præcisionsure og militært forsvar.
Fordele ved CNC prototyping
Der er hundredvis af fordele ved CNC prototyping. Lad os liste et par af dem:
1. Høj nøjagtighed og præcision
CNC-bearbejdning letter fremstillingen af prototyper med høj præcision, tolerance og nøjagtighed. Denne præcision og nøjagtighed skyldes computerens kontrol af skæreværktøjets bevægelse. På grund af nøjagtigheden og præcisionen af CNC-bearbejdningsprocessen stammer de fleste af fejlene eller manglerne i de fremstillede prototyper i selve designet.
2. Omkostningseffektivitet
CNC-prototyper kan spare produktdesignere penge i det lange løb. Dette skyldes, at eventuelle fejl og mangler kan rettes i prototypen i stedet for at blive udelukket i mængden af færdige dele, der produceres i produktionsfasen.
Derudover kræver fremtidige ændringer kun mindre ændringer af CAD-filen i stedet for at skabe et nyt design fra bunden.
3. Konsistens og repeterbarhed
CNC-prototyper er meget gentagelige. CNC prototype bearbejdede dele er konsistente og vil nøjagtigt efterligne originalen, uanset hvor mange kopier der produceres. Dette er meget forskelligt fra andre prototypeprocesser såsom sprøjtestøbning, hvor formen afskrives efter mange gentagelser, hvorimod CNC-bearbejdningsprototyper ikke gør det.
4. Materialernes alsidighed
Sammenlignet med andre fremstillingsprocesser såsom 3D-print og sprøjtestøbning, kan CNC-prototyper bruge flere materialer fra plastik, træ til de stærkeste metaller og endda keramik. Nogle materialevalg, der er egnede til CNC-prototypingtjenester inkluderer:
Metaller
- Aluminium
- Stål
- Rustfrit stål
- Magnesium
- Titanium
- Zink
- Messing
- Bronze
- Kobber
Plast
- Akryl
- PMMA
- PTFE
- PCGF
- PAGF
- Polystyren (PS)
- Polypropylen (PP)
- Polycarbonat (PC)
- Polyoxymethylen (POM)
- Polyethylen med lav densitet (LDPE)
- Polyethylen med høj densitet (HDPE)
5. CNC-bearbejdning er hurtig
CNC-bearbejdning til masseproduktion begyndte i 1970'erne, og efterhånden som maskiner og software har udviklet sig, er det nu en af de hurtigste og mest pålidelige måder at skabe kompleksformede dele af metaller og hård plast. Når først CNC-programmeret, en god mølle eller drejebænk kan bearbejde stål eller aluminium med forbløffende hastighed, forvandler et metalemne til en færdig del på få minutter.
Begrænsninger ved CNC-bearbejdning af prototyper
Selvom CNC-bearbejdning er en af de bedste strategier til fremstilling af prototyper, har den stadig visse begrænsninger. Disse begrænsninger omfatter:
lang tids erfaringsopbygning
Før prototyping af CNC-bearbejdning, er det tilrådeligt at have teknisk viden om design CAD filer og hvordan man genererer CAM-filer fra dem. Installation og programmering af CNC-værktøjsmaskiner kræver en vis mængde teknisk ekspertise og langvarig programmeringserfaring. Hvad mere er, testprocedurer, innovative tilgange og kreativ vision er afgørende for CNC-prototyping. Ikke alle CNC-bearbejdningsudbydere kan fuldføre CNC-programmering fejlfrit.
Materialeaffald
CNC-prototyping er en subtraktiv proces, hvor materiale skæres fra stang- eller plademateriale under prototyping. Som et resultat, jo flere dele, der fremstilles, jo mere materiale spildes, hvilket øger materialeomkostningerne. Du kan også pådrage dig yderligere omkostninger og spilde mere materiale, ikke sikker på om CNC-prototypen vil være perfekt i første forsøg. Også selvom et lille parti prototyper opfylder alle tekniske krav, er chancerne for at de bliver solgt relativt små. Derfor øger de mængden af materialeaffald.
Geometriske begrænsninger
En af de vigtigste forhindringer ved CNC-prototypingsprocessen er manglende evne til at bearbejde geometrien inde i prototypen, såsom skarpe hjørner inde i delen. CNC-værktøjsmaskiner behandler hovedsageligt kun ydersiden af emnet. Derfor kan det være en udfordring at udvikle en prototype med interne komponenter ved hjælp af CNC-prototyper. Du kan dog vælge en alternativ prototypeproces såsom 3D-print for at skabe en prototype med interne komponenter. 3D-print er ideel til fremstilling af den indre geometri af en prototype, fordi den kan arbejde fra det indre område af emnet til det ydre område.
Dyrere end 3D-print
Generelt koster CNC-prototyping mere end 3D-printprocesser. Dette er en af hovedårsagerne til, at en ingeniør kan vælge 3D-printprocessen til at fremstille en prototype, selvom de har til hensigt at bruge CNC-bearbejdning til den sidste del. Det er forståeligt, hvis virksomheder har behov for at skære i omkostningerne i den (tidlige) prototyping fase.
Anvendelser af CNC prototyping
CNC prototyping bruges i næsten alle præcisionsbearbejdningsindustrier. I de fleste af disse industrier har de altid brug for en funktionel prototype eller . CNC-bearbejdede prototyper passer bedst. Det meste af tiden er CNC-bearbejdningsværktøjer normalt bedre egnet til disse funktionelle prototyper, der kræver styrke, mekanisk stabilitet eller andre egenskaber, som additive processer ikke kan give, så det bruges i disse industrier.
Luft- og rumfartsindustrien er en af industrierne med en høj anvendelsesgrad af CNC-prototyper. Maskinister inden for rumfartsområdet bruger denne proces til at udvikle funktionelle prototyper med høj præcision og nøjagtighed. Derudover bruger ingeniører CNC-prototyper til at teste funktionaliteten af bearbejdede komponenter og andre innovationer i rumfartsindustrien. Det hjælper med at sikre pålideligheden af disse komponenter og forhindrer, at flyet ikke fungerer korrekt under flyvning. Typiske komponenter i et fly fremstillet ved hjælp af CNC prototyping teknikker er vinger, bøsninger, manifolds osv.
Den medicinske industri har stor efterspørgsel efter dele og medicinsk udstyr med snævre tolerancer og præcision. Den medicinske industri drager fordel af CNC-prototyping, fordi den er kompatibel med en lang række CNC-bearbejdede materialer. Derudover er der efterhånden som medicinsk teknologi udvikler sig en efterspørgsel efter medicinske komponenter med de snævreste tolerancer såsom proteser, implanterede stenter, kirurgiske sakse, biopsirør og meget mere. CNC-maskiner producerer funktionelle prototyper af høj kvalitet med enestående præcision og nøjagtighed til den medicinske industri.
Bilindustrien er en af industrierne med den højeste brug af CNC-bearbejdede prototyper, med snævrere tolerancer og høj præcision. Gear, hjul, bremser og affjedringskomponenter er typiske eksempler på CNC-prototyper. Derudover kræver disse bilkomponenter de snævreste tolerancer for at sikre optimal køretøjsydelse og sikkerhed. Bilindustrien udvikler prototyper og tester deres funktionalitet ved at installere dem i køretøjer for at sikre, at de tjener deres tilsigtede formål. Men at skabe en bilprototype, der opfylder det tilsigtede formål og specifikationer, kan være udfordrende uden CNC-prototyping. CNC-bearbejdning er ansvarlig for at udvikle bilprototyper til præcise specifikationer. CNC-prototyper fremstiller også dele til andre køretøjer såsom både, varebiler og mere.
Petroleumsindustrien har stor efterspørgsel efter dele med overlegen styrke, der kan udvindes dybt inde i jordens overflade for at udvinde ressourcer. Ingeniører bruger ofte CNC-fræsningsprototyper eller andre tilpassede CNC-bearbejdningsprocesser til at skabe disse dele for at opfylde kravene.
Militærindustrien
Forsknings- og udviklingsafdelinger drager fordel af brugen af CNC-prototypeprocesser på det militære område. Militær forskning og udvikling bruger denne fremstillingsteknik til at udvikle fly, kampkøretøjer og andre CNC-bearbejdede dele. Ingeniører og produktudviklere i forsvarsindustrien er afhængige af prototype CNC-bearbejdning, fordi den tillader hurtig prototyping og fremstilling af dele uanset materialets hårdhed. CNC-bearbejdede prototyper er perfekte til dette formål. Eksempler på udstyr fremstillet til denne industri omfatter flydele, transportkomponenter, kommunikationskomponenter, ammunition og mere.
Tips til CNC-prototyping
CNC prototyping er en pålidelig metode for producenter til at sikre, at dele opfylder krav og nøjagtighed før masseproduktion. AN-Prototype opsummerer nogle forslag til CNC-prototypebehandling til din reference.
Reducer prototypens kompleksitet
Selvom et komplekst design lyder som en god idé, er det faktisk ikke helt sådan. En ting at bemærke ved CNC-prototyper er, at jo højere kompleksiteten er, desto højere er omkostningerne ved CNC-bearbejdning. Ud over omkostningerne tager det lang tid at sætte en maskine op til et design, der kræver flere vinkler og underskæringer, hvilket øger den tid, der bruges på CNC-bearbejdning. Derfor øger komplekse designs udviklingstiden, hvilket øger produktudviklingsomkostningerne og forsinker tiden til markedet.
Standard tolerance
Standardtolerancer er normalt bedste praksis for CNC-prototyper. Opnåelse af snævrere tolerancer kan kræve specialiserede skæreværktøjer og ekstra armaturer, hvilket påvirker omkostningerne ved CNC-bearbejdning. Det er normalt bedst at lade en erfaren ingeniør arbejde på dit design for at bestemme, hvilket toleranceniveau der er bedst for din produktprototype.
Design med værktøjsgeometri i tankerne
Da bearbejdningsprogrammet kører i rotation, skal du overveje de aksiale egenskaber for skæreværktøjet eller det bearbejdede objekt under prototype CNC-bearbejdning. De fleste skæreværktøjer har en begrænset skærelængde og er cirkulære. Derfor vil værktøjets geometri have indflydelse på alle skæreoperationer.
Arbejd med en erfaren CNC Prototype Maker
Hvad mere er, bør du arbejde med en erfaren CNC prototyping specialist. Fordi de kan fokusere på at strømline processen for at skabe prototyper af høj kvalitet. Eksperter overvejer også de geometriske begrænsninger af bearbejdningsprocessen, der er nødvendig for at fremstille den ønskede prototype. Det kan være svært at høste fordelene ved at udvikle prototyper ved hjælp af CNC-bearbejdning uden en erfaren prototypeproducent.
Sammenligning mellem CNC-bearbejdningsprototyper og sprøjtestøbte prototyper
Mens begge prototyper giver en visuel repræsentation af det endelige produkt, er de ret forskellige fra hinanden. Her er en sammenligning mellem de to typer arketyper.
Del Tolerance
Deltolerancer for sprøjtestøbte prototyper spænder fra ±. 0.1 til 0.7 mm. Årsagen til dette skyldes krympningen efter injektion. På den anden side har CNC-maskinens prototype et ekstremt højt toleranceniveau på ±0.01 mm, hvilket beviser præcisionen og nøjagtigheden af bearbejdningsprocessen.
Prototype materiale
Sprøjtestøbte prototyper er normalt plast eller elastomerer. Dette skyldes, at produktionsprocessen kræver, at smeltet materiale placeres i forme for at danne prototyper. I modsætning hertil kan CNC-bearbejdede prototyper være træ, plastik eller metal, afhængigt af det materiale designeren vælger.
Overfladekvalitet
På trods af sprøjtestøbningsprocessens præcision kan de producerede prototyper have mindre defekter såsom skævheder, synkemærker, flowlinjer, svejselinjer osv. Disse defekter kan påvirke udseendet af sprøjtestøbte prototyper negativt. På den anden side har CNC-bearbejdede prototyper en bedre overfladefinish på grund af det brede udvalg af værktøjer, der bruges i CNC-bearbejdningsprocessen.
Sammenligning mellem CNC-prototyping og 3D-print
Selvom begge er prototypeprocesser, er de meget forskellige i de tilgange og løsninger, de tilbyder. Desuden har begge processer deres fordele og ulemper.
Materialeforbrug
3D udskrivning har betydeligt mindre materialespild end CNC-prototyper. Dette skyldes, at 3D-printning kun bruger de materialer, der er nødvendige i fremstillingsprocessen. CNC-bearbejdning fjerner på den anden side overskydende materiale fra blokken for at opnå den ønskede form.
Prototyping omkostninger
CNC-processen er dyrere end 3D-print. Forskellen i pris skyldes det antal tilbehør, der skal til for at CNC-maskinen kan fungere optimalt. Dette tilbehør spænder fra armaturer og skæreværktøjer til skærevæskeleveringssystemer. Derudover påvirker de høje omkostninger ved køb af CNC-maskiner prisen på prototyper produceret gennem bearbejdningsprocessen, hvilket gør dem dyrere.
Understøttende materiale
CNC-bearbejdning understøtter en bred vifte af materialer fra træ og plast til metaller og legeringer. 3D-print på den anden side favoriserer generelt termoplast, fordi de er nemme at opvarme og forme.
Del Tolerance og Sejhed
CNC-maskiner har en tolerance på ±0.01 mm, mens næste generations 3D-printteknologier såsom DMLS (Direct Metal Laser Sintering) har en tolerance på ±0.1 mm. Derudover producerer CNC-prototyping dele, der er stærkere end dem, der produceres ved 3D-print.
AN-Prototype leverer højkvalitets CNC-prototypebehandlingstjenester
15+ års ekspertise i CNC-prototyping gør det muligt for AN-Prototype at fremstille de dele, du har brug for, optimalt. Vi leverer professionelle one-stop CNC-bearbejdningstjenester, fra præcisionsprototyping til fulde produktionskørsler.
Med vores omfattende industribearbejdningserfaring kan vi skabe prototyper af høj kvalitet til de krævede specifikationer, uanset branche. Du skal blot uploade din CAD-fil for at modtage DFM og et gratis tilbud.