CNC-prototyping is een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van nieuwe producten, omdat het helpt evalueren of een ontwerp er uit zal zien en zal functioneren zoals verwacht. CNC-prototyping-technologie wordt al meer dan 70 jaar ontwikkeld en is lange tijd de steunpilaar van de moderne productie geweest en onmisbaar in elke branche. Met CNC-prototyping kunnen prototypes in relatief korte tijd en tegen lage kosten worden vervaardigd.
CNC-prototyping is het proces waarbij snel hoogwaardige prototypes worden gemaakt met behulp van CNC-bewerkingsmachines. Productontwerpers en ingenieurs creëren vaak prototypes voor toekomstige productieruns. Het CNC-bewerkingsproces helpt bij het creëren van het laatste onderdeel, ontworpen om een visuele en functionele weergave van het eindproduct te bieden. Met andere woorden: CNC-prototyping bereikt het fysieke resultaat van een digitaal ontwerp. Ontwerpers kunnen ontwerpfouten eenvoudig detecteren en elimineren door middel van CNC-prototyping voordat ze beginnen met de productie van grote volumes. Uiteraard wordt de productie kosteneffectiever als ontwerpfouten worden geëlimineerd tijdens de prototypefase.
Waarom is CNC-bewerking geschikt voor prototyping?
CNC-bewerking is een ideaal proces voor prototyping. Ten eerste biedt het proces een hoge mate van nauwkeurigheid en precisie dankzij het gebruik van computers om de beweging van het gereedschap te controleren en het werkstuk te detecteren. Deze computerbesturingen houden rekening met elke hoek van het ontwerp en zorgen ervoor dat prototypes nauwkeurig worden gemaakt volgens de specificaties van de uiteindelijke onderdelen, en dat identieke onderdelen herhaaldelijk worden vervaardigd.
Een andere reden waarom CNC goed is voor prototyping is de snelheid. CNC-prototyping verschilt heel erg van processen als spuitgieten, waarbij fabrikanten en productontwikkelaars weken of zelfs maanden moeten wachten voordat de matrijzen gereed zijn.
CNC-prototypingproces
Met behulp van een CNC-systeem begint het prototypen met het maken van een 3D CAD-model van het laatste onderdeel en het converteren ervan naar een CAM-bestand. CAM-bestanden bevatten G-code, inclusief veel verschillende instructies, die de beweging van de CNC-machine regelen tijdens het maken van prototypes. De CNC-machine snijdt het materiaal volgens deze instructies. Dankzij het CNC-systeem is er tijdens het prototypingproces zeer weinig menselijk toezicht. Dit is een groot voordeel ten opzichte van de traditionele bewerking, die tijdrovend is en nauwlettend toezicht vereist.
In tegenstelling tot 3D-printen is CNC-prototyping een subtractieve methode waarvoor minder materiaal nodig is. Afzonderlijke delen van het originele blok worden beetje bij beetje uitgesneden totdat de gewenste vorm ontstaat. Omdat de CNC-machine door een computer wordt aangestuurd, wordt het proces gekenmerkt door een hoge nauwkeurigheid. Bovendien kunnen complexe ontwerpen en ingewikkelde geometrieën ook eenvoudig CNC-gefreesd worden voor snelle prototyping.
CNC-prototypingbewerkingen
Rapid-fabrikanten kunnen verschillende CNC-prototypingbewerkingen gebruiken, afhankelijk van het ontwerp van het uiteindelijke onderdeel. Welke specifieke bewerking u moet kiezen, hangt meestal af van verschillende factoren, waaronder onder meer ontwerpspecificaties en gebruikte materialen. AN-Prototype vat de volgende veel voorkomende CNC-prototypeverwerkingsbewerkingen samen, gebaseerd op jarenlange CNC-verwerkingservaring.
CNC-frezen, de meest voorkomende bewerking van CNC-bewerking, verwijst naar het maken van prototypes met behulp van een CNC-freesmachine. Het CNC-freesproces is een subtractief proces omdat de machine materiaal van het werkstuk verwijdert om prototypes met verschillende geometrieën te creëren. Freesmachines hebben meerpuntssnijgereedschappen, die elk scherpe sneden van verschillende vormen en lengtes maken op een roterend werkstuk. De snedediepte en het bewegingsprofiel van het gereedschap en de door de machine gebruikte assen zijn afhankelijk van de complexiteit van het ontwerp. Om een hogere snijnauwkeurigheid te bereiken, zijn CNC-freesmachines ook uitgerust met extra assen om hun bewegingsmogelijkheden te verbeteren, zoals 4-assige, 5-assige CNC-machines.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Uitverkoop, geen luidsprekers, wolkenkrabbers, spierwonden
Met 5-assige CNC-bewerkingen kunnen complexe onderdelen met meerdere zijkenmerken tot vijf zijden in één enkele opstelling worden bewerkt. Dit brengt enorme voordelen met zich mee in de zin van een sterk toegenomen gebruik van de CNC-machine, kortere instel- en cyclustijden en een verbeterde kwaliteit. 5-assige CNC-bewerking kan onderdelen met hoge precisie en extreem complexe geometrieën produceren.
CNC-Zwitserse bewerking is een productietechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van gespecialiseerd gereedschapssnijden, ontworpen om metalen of plastic plano's te bewerken tot complexe, slanke of delicate componenten die nauwe toleranties vereisen. Zwitserse CNC-bewerkingstechnologie wordt veel gebruikt in de medische industrie, ruimtevaart, IT, elektronica, energie- en brandstofsystemen, precisieuurwerken en militaire defensie.
Voordelen van CNC-prototyping
Er zijn honderden voordelen aan CNC-prototyping. Laten we er een paar opsommen:
1. Hoge nauwkeurigheid en precisie
CNC-bewerkingen vergemakkelijken de vervaardiging van prototypes met hoge precisie, tolerantie en nauwkeurigheid. Deze precisie en nauwkeurigheid is te danken aan de computercontrole over de beweging van het snijgereedschap. Vanwege de nauwkeurigheid en precisie van het CNC-bewerkingsproces vinden de meeste fouten of gebreken in de vervaardigde prototypes hun oorsprong in het ontwerp zelf.
2. Kosteneffectiviteit
CNC-prototyping kan productontwerpers op de lange termijn geld besparen. Dit komt omdat eventuele gebreken en fouten in het prototype kunnen worden gecorrigeerd in plaats van te worden uitgesloten in de massa van de uiteindelijke onderdelen die tijdens de productiefase worden geproduceerd.
Bovendien vereisen toekomstige wijzigingen slechts kleine aanpassingen aan het CAD-bestand, in plaats van dat er vanuit het niets een nieuw ontwerp moet worden gemaakt.
3. Consistentie en herhaalbaarheid
CNC-prototyping is zeer herhaalbaar. De door CNC-prototypes bewerkte onderdelen zijn consistent en zullen het origineel nauwkeurig nabootsen, ongeacht hoeveel exemplaren er worden geproduceerd. Dit is heel anders dan bij andere prototypingprocessen, zoals spuitgieten, waarbij de matrijs na vele herhalingen in waarde daalt, terwijl dat bij CNC-prototypes niet het geval is.
4. Veelzijdigheid van materialen
Vergeleken met andere productieprocessen zoals 3D-printen en spuitgieten kan bij CNC-prototyping meer materialen worden gebruikt, van kunststoffen, hout tot de sterkste metalen en zelfs keramiek. Enkele materiaalopties die geschikt zijn voor CNC-prototypingdiensten zijn onder meer:
Metalen
- Aluminium
- Stalen
- Roestvrij staal
- Magnesium
- Titanium
- zink
- Messing
- Brons
- Koper
Kunststoffen
- ABS
- PMMA
- PTFE
- PCGF
- PAGF
- Polystyreen (PS)
- Polypropyleen (PP)
- Polycarbonaat (pc)
- Polyoxymethyleen (POM)
- Polyethyleen met lage dichtheid (LDPE)
- Polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE)
5. CNC-bewerking is snel
CNC-bewerking voor massaproductie begon in de jaren zeventig en naarmate machines en software zich ontwikkelden, is het nu een van de snelste en meest betrouwbare manieren om complex gevormde onderdelen te maken van metalen en harde kunststoffen. Eenmaal CNC-geprogrammeerd, kan een goede frees- of draaibank staal of aluminium met verbazingwekkende snelheid bewerken, waardoor een metalen onbewerkt stuk binnen enkele minuten in een afgewerkt onderdeel wordt veranderd.
Beperkingen van CNC-bewerkingsprototyping
Hoewel CNC-bewerking een van de beste strategieën is voor het vervaardigen van prototypes, kent het nog steeds bepaalde beperkingen. Deze beperkingen omvatten:
lange tijd accumulatie van ervaring
Voordat u prototypen maakt van CNC-bewerkingen, is het raadzaam om technische ontwerpkennis te hebben CADXPERT / LANDXPERT bestanden en hoe u hieruit CAM-bestanden kunt genereren. Het installeren en programmeren van CNC-bewerkingsmachines vereist een zekere technische expertise en langdurige programmeerervaring. Bovendien zijn testprocedures, innovatieve benaderingen en creatieve visie essentieel voor CNC-prototyping. Niet alle dienstverleners op het gebied van CNC-bewerking kunnen de CNC-programmering feilloos voltooien.
Materieel afval
CNC-prototyping is een subtractief proces waarbij tijdens het prototypen materiaal uit staafmateriaal of plaatmateriaal wordt gesneden. Het resultaat is dat hoe meer onderdelen er worden gemaakt, des te meer materiaal er wordt verspild, waardoor de materiaalkosten stijgen. Bovendien kunt u extra kosten maken en meer materiaal verspillen, omdat u niet zeker weet of het CNC-prototype bij de eerste poging perfect zal zijn. Zelfs als een kleine batch prototypes aan alle technische eisen voldoet, is de kans dat ze worden verkocht relatief klein. Daarom vergroten ze de hoeveelheid materiaalafval.
Geometrische beperkingen
Een van de belangrijkste hindernissen bij het CNC-prototypingproces is het onvermogen om de geometrie in het prototype te bewerken, zoals scherpe hoeken in het onderdeel. CNC-bewerkingsmachines bewerken hoofdzakelijk alleen de buitenkant van het werkstuk. Daarom kan het ontwikkelen van een prototype met interne componenten met behulp van CNC-prototyping een uitdaging zijn. U kunt echter een alternatief prototypingproces kiezen, zoals 3D-printen, om een prototype met interne componenten te maken. 3D-printen is ideaal voor het vervaardigen van de interne geometrie van een prototype, omdat het van de binnenkant van het werkstuk naar de buitenkant kan werken.
Duurder dan 3D printen
Over het algemeen kost het maken van CNC-prototyping meer dan 3D-printprocessen. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom een ingenieur voor het 3D-printproces zou kunnen kiezen om een prototype te vervaardigen, zelfs als hij van plan is om voor het laatste onderdeel CNC-bewerking te gebruiken. Het is begrijpelijk als bedrijven tijdens de (vroege) prototypingfase moeten bezuinigen.
Toepassingen van CNC-prototyping
CNC-prototyping wordt in bijna alle precisiebewerkingsindustrieën gebruikt. In de meeste van deze industrieën hebben ze altijd een functioneel prototype of . CNC-gefreesde prototypes passen het beste. Meestal zijn CNC-bewerkingsgereedschappen meestal beter geschikt voor deze functionele prototypes die sterkte, mechanische stabiliteit of andere kenmerken vereisen die additieve processen niet kunnen bieden, dus wordt het in deze industrieën gebruikt.
De lucht- en ruimtevaartindustrie is een van de industrieën met een hoog gebruikspercentage van CNC-prototyping. Machinisten in de ruimtevaart gebruiken dit proces om functionele prototypes met hoge precisie en nauwkeurigheid te ontwikkelen. Bovendien gebruiken ingenieurs CNC-prototyping om de functionaliteit van machinaal bewerkte componenten en andere innovaties in de lucht- en ruimtevaartindustrie te testen. Het helpt de betrouwbaarheid van deze componenten te garanderen en voorkomt dat het vliegtuig tijdens de vlucht defect raakt. Typische componenten van een vliegtuig vervaardigd met behulp van CNC-prototypingtechnieken zijn vleugels, bussen, spruitstukken, enz.
De medische industrie heeft een grote vraag naar onderdelen en medische apparaten met nauwe toleranties en precisie. De medische industrie profiteert van CNC-prototyping omdat deze compatibel is met een grote verscheidenheid aan CNC-gefreesde materialen. Naarmate de medische technologie evolueert, is er bovendien vraag naar medische componenten met de strengste toleranties, zoals protheses, geïmplanteerde stents, chirurgische scharen, biopsiebuizen en meer. CNC-machines produceren hoogwaardige functionele prototypes met uitzonderlijke precisie en nauwkeurigheid voor de medische industrie.
De auto-industrie is een van de industrieën waar het meeste gebruik wordt gemaakt van CNC-gefreesde prototypes, met nauwere toleranties en hoge precisie. Tandwielen, wielen, remmen en ophangingscomponenten zijn typische voorbeelden van CNC-prototyping. Bovendien vereisen deze auto-onderdelen de strengste toleranties om optimale voertuigprestaties en veiligheid te garanderen. De auto-industrie ontwikkelt prototypes en test hun functionaliteit door ze in voertuigen te installeren om er zeker van te zijn dat ze hun beoogde doel dienen. Het creëren van een auto-prototype dat voldoet aan het beoogde doel en de specificaties kan echter een uitdaging zijn zonder CNC-prototyping. CNC-bewerking is verantwoordelijk voor het ontwikkelen van auto-prototypes volgens nauwkeurige specificaties. Met CNC-prototyping worden ook onderdelen gemaakt voor andere voertuigen, zoals boten, bestelwagens en meer.
De aardolie-industrie heeft een grote vraag naar onderdelen met superieure sterkte die diep in het aardoppervlak kunnen worden gewonnen om grondstoffen te winnen. Ingenieurs gebruiken vaak CNC-freesprototypes of andere aangepaste CNC-bewerkingsprocessen om deze onderdelen te maken die aan de vereisten voldoen.
Militaire industrie
Onderzoeks- en ontwikkelingsafdelingen profiteren van het gebruik van CNC-prototypingprocessen op militair gebied. Militaire R&D gebruikt deze productietechniek om vliegtuigen, gevechtsvoertuigen en andere CNC-gefreesde onderdelen te ontwikkelen. Ingenieurs en productontwikkelaars in de defensie-industrie vertrouwen op de CNC-bewerking van prototypen omdat dit snelle prototyping en fabricage van onderdelen mogelijk maakt, ongeacht de hardheid van het materiaal. CNC-gefreesde prototypes zijn perfect voor dit doel. Voorbeelden van apparatuur die voor deze industrie wordt vervaardigd, zijn onder meer vliegtuigonderdelen, transportcomponenten, communicatiecomponenten, munitie en meer.
Tips voor CNC-prototyping
CNC-prototyping is een betrouwbare methode voor fabrikanten om ervoor te zorgen dat onderdelen voldoen aan de eisen en nauwkeurigheid vóór massaproductie. AN-Prototype vat ter referentie enkele suggesties samen voor de verwerking van CNC-prototypes.
Verminder de complexiteit van prototypes
Hoewel een complex ontwerp een goed idee lijkt, is dat in werkelijkheid niet zo. Eén ding om op te merken bij het maken van CNC-prototyping is dat hoe hoger de complexiteit, hoe hoger de kosten van CNC-bewerking. Naast de kosten kost het veel tijd om een machine in te stellen voor een ontwerp dat meerdere hoeken en ondersnijdingen vereist, waardoor de tijd die aan CNC-bewerkingen wordt besteed nog toeneemt. Daarom verlengen complexe ontwerpen de ontwikkelingstijd, waardoor de productontwikkelingskosten stijgen en de time-to-market wordt vertraagd.
Standaardtolerantie
Standaardtoleranties zijn meestal de beste praktijk voor CNC-prototyping. Voor het bereiken van nauwere toleranties zijn mogelijk gespecialiseerde snijgereedschappen en extra armaturen nodig, wat de kosten van CNC-bewerking beïnvloedt. Het is meestal het beste om een ervaren ingenieur aan uw ontwerp te laten werken om te bepalen welk tolerantieniveau het beste is voor uw productprototype.
Ontwerp met gereedschapsgeometrie in gedachten
Omdat het bewerkingsprogramma in rotatie draait, moet u tijdens de prototype-CNC-bewerking rekening houden met de axiale eigenschappen van het snijgereedschap of het bewerkte object. De meeste snijgereedschappen hebben een beperkte snijlengte en zijn rond. Daarom zal de geometrie van het gereedschap een impact hebben op alle snijbewerkingen.
Werk samen met een ervaren CNC-prototypemaker
Bovendien moet u samenwerken met een ervaren CNC-prototyping-specialist. Omdat ze zich kunnen concentreren op het stroomlijnen van het proces om prototypes van hoge kwaliteit te maken. Deskundigen houden ook rekening met de geometrische beperkingen van het bewerkingsproces dat nodig is om het gewenste prototype te vervaardigen. Het kan moeilijk zijn om de vruchten te plukken van het ontwikkelen van prototypen met behulp van CNC-bewerkingen zonder een ervaren prototypemaker.
Vergelijking tussen CNC-bewerkingsprototypes en spuitgegoten prototypes
Hoewel beide prototypes een visuele weergave van het eindproduct bieden, verschillen ze behoorlijk van elkaar. Hier is een vergelijking tussen de twee soorten archetypen.
Onderdeeltolerantie
Onderdeeltoleranties voor spuitgegoten prototypes variëren van ±. 0.1 tot 0.7 mm. De reden hiervoor is te wijten aan de krimp na injectie. Aan de andere kant heeft het prototype van de CNC-machine een extreem hoog tolerantieniveau van ±0.01 mm, wat de precisie en nauwkeurigheid van het bewerkingsproces bewijst.
Prototypemateriaal
Spuitgegoten prototypes zijn meestal van kunststof of elastomeren. Dit komt omdat het productieproces vereist dat gesmolten materiaal in mallen wordt geplaatst om prototypes te vormen. Daarentegen kunnen CNC-gefreesde prototypes van hout, plastic of metaal zijn, afhankelijk van het materiaal dat de ontwerper kiest.
Oppervlaktekwaliteit
Ondanks de precisie van het spuitgietproces kunnen de geproduceerde prototypes kleine gebreken vertonen, zoals kromtrekken, zinksporen, vloeilijnen, laslijnen, enz. Deze gebreken kunnen het uiterlijk van spuitgegoten prototypes negatief beïnvloeden. Aan de andere kant hebben CNC-gefreesde prototypes een betere oppervlakteafwerking vanwege het brede scala aan gereedschappen dat wordt gebruikt in het CNC-bewerkingsproces.
Vergelijking tussen CNC-prototyping en 3D-printen
Hoewel beide prototypingprocessen zijn, zijn ze zeer verschillend in de benaderingen en oplossingen die ze bieden. Bovendien hebben beide processen hun voor- en nadelen.
Materiale consumptie
3D afdrukken kent aanzienlijk minder materiaalverspilling dan CNC-prototyping. Dit komt omdat bij 3D-printen alleen de materialen worden gebruikt die nodig zijn in het productieproces. CNC-bewerking daarentegen verwijdert overtollig materiaal uit het blok om de gewenste vorm te bereiken.
Kosten voor prototypen
Het CNC-proces is duurder dan 3D-printen. Het prijsverschil wordt veroorzaakt door het aantal accessoires dat nodig is om de CNC-machine optimaal te laten functioneren. Deze accessoires variëren van armaturen en snijgereedschappen tot snijvloeistoftoevoersystemen. Bovendien beïnvloeden de hoge aanschafkosten van CNC-machines de kosten van prototypes die via het bewerkingsproces worden geproduceerd, waardoor ze duurder worden.
Ondersteunend materiaal
CNC-bewerking ondersteunt een breed scala aan materialen, van hout en kunststoffen tot metalen en legeringen. 3D-printen daarentegen geeft over het algemeen de voorkeur aan thermoplastische materialen omdat ze gemakkelijk te verwarmen en te vormen zijn.
Onderdeeltolerantie en taaiheid
CNC-machines hebben een tolerantie van ±0.01 mm, terwijl 3D-printtechnologieën van de volgende generatie zoals DMLS (Direct Metal Laser Sintering) een tolerantie van ±0.1 mm hebben. Bovendien produceert CNC-prototyping onderdelen die sterker zijn dan die geproduceerd door 3D-printen.
AN-Prototype biedt hoogwaardige CNC-prototypeverwerkingsdiensten
Dankzij meer dan 15 jaar expertise in CNC-prototyping kan AN-Prototype de onderdelen die u nodig heeft optimaal vervaardigen. Wij bieden professionele one-stop-CNC-bewerkingsdiensten, van precisieprototyping tot volledige productieruns.
Met onze uitgebreide ervaring op het gebied van machinale bewerking kunnen we hoogwaardige prototypes maken die voldoen aan de vereiste specificaties, ongeacht de branche. Upload eenvoudig uw CAD-bestand om DFM en een gratis offerte te ontvangen.
CNC-prototypegalerij