Protoptipuri din plastic de calitate pentru producție: Ghid complet

Ce este un prototip din plastic?

Un prototip din plastic este o reprezentare tridimensională a unui produs sau obiect, creată de obicei folosind tehnologia de prototipare rapidă. Poate fi folosit pentru a testa forma, potrivirea și funcția designului înainte de producția în masă. Prototipurile din plastic sunt folosite frecvent în industria auto, aerospațială, instalații sanitare, medicală, electronice de consum și multe altele.

Prototiparea este un instrument puternic pentru producătorii de produse, deoarece îi ajută să evalueze o componentă esențială a unui produs fizic înainte de începerea producției la scară largă. Un prototip din plastic oferă producătorilor posibilitatea de a lucra cu reprezentarea fizică a unei componente, respectiv a produsului final, cât mai devreme, pentru a valida intenția de proiectare.

Acest proces permite inginerilor de design să facă modificările necesare înainte de a trece la următoarea etapă de producție a componentelor din plastic și, în final, de a finaliza un produs pentru a fi gata de lansare pe piață. În cele din urmă, atât producătorul, cât și utilizatorul final al produsului beneficiază.

Alte avantaje includ:

• Testează caracteristicile designului
• Verifică intenția designului și performanța componentei din plastic în condițiile exacte de utilizare finală
• Creează un reper de testare pentru dezvoltarea unor caracteristici suplimentare
• Identifică eventuale defecte și neregularități înainte de producția în masă
• Permite rafinarea pentru optimizare suplimentară și eficiența piesei

Care sunt principalele diferențe între prototipurile din plastic?

Inginerii, proiectanții mecanici, modelatorii și profesioniștii în scule se întreabă adesea care este cea mai bună opțiune de prototipare pentru piesele lor din plastic. Cu atât de multe progrese în prototipare de-a lungul anilor, poate fi dificil să stabilești ce tip de prototip este cea mai bună soluție pentru validarea unei componente din plastic.

Este esențial să înțelegeți avantajele și dezavantajele fiecărei metode disponibile, fie că modificați o piesă existentă, fie că porniți de la un design nou. Evaluând plusurile și minusurile modalităților diferite de prototipare a pieselor din plastic și colaborând cu un partener cu experiență în prototipare, veți fi cu un pas mai aproape de a face alegerea potrivită.

Prototipuri din plastic imprimate 3D

Producția aditivă sau imprimarea 3D cuprinde mai multe tehnologii de fabricație. Este una dintre tehnicile inovatoare apărute odată cu transformarea ciber-fizică a industriei. Chiar dacă imprimarea 3D este un termen general, cele mai populare trei metode de fabricare a prototipurilor din plastic 3D sunt:

Fused Deposit Modeling (FDM)

Imprimarea 3D FDM este cea mai populară formă de prototipare din plastic, utilizând un proces de extrudare pentru a depune material plastic strat cu strat până când obiectul este creat. Imprimantele 3D FDM de uz industrial pot fi folosite pentru a produce prototipuri din plastic la o rezoluție și o rezistență ridicată. Aceste imprimante industriale FDM pot realiza prototipuri cu rezistență și rezoluție superioare în funcție de materialele folosite. Este, de asemenea, o metodă versatilă care funcționează cu diverse materiale, inclusiv PLA, ABS, Nylon, PETG, Policarbonat și altele.

Stereolitografie (SLA)

Imprimarea 3D SLA folosește materiale rășinoase pentru a crea prototipuri din plastic utilizând un laser de mare putere care ajută la solidificarea modelului într-o cuvă cu rășină. O imprimantă 3D SLA utilizează o sursă de lumină (laser sau proiector) pentru a întări rășina lichidă, transformând-o în plastic solid. Diferența fizică cheie dintre imprimantele 3D SLA constă în configurarea componentelor centrale, precum sursa de lumină, platforma de lucru și rezervorul de rășină. Când rășinile SLA sunt expuse la anumite lungimi de undă ale luminii, lanțuri moleculare scurte se unesc, polimerizând monomerii și oligomerii în forme solide rigide sau flexibile. Acest proces este utilizat pe scară largă în prototipare, în special în industria medicală, dentară și a bunurilor de larg consum.

Sinterizare Selectivă cu Laser (SLS)

La fel ca SLA, tehnologia SLS utilizează și un laser de mare putere. Totuși, ceea ce diferă în acest proces este faptul că sinterizează materiale sub formă de pulbere pentru a obține un model 3D. Avantajul acestui proces față de altele este calitatea imprimării. Veți constata că prototipurile din plastic realizate prin această metodă sunt mai funcționale, cu rezoluție mai mare, durabilitate și flexibilitate superioare. Cel mai folosit material cu tehnologia SLS este Nylonul (PA 11 sau PA 12).

Care sunt avantajele & dezavantajele metodelor tradiționale pentru prototipuri din plastic imprimate 3D?

Avantaje:

• Producție rapidă
• Permite încărcarea directă a fișierelor CAD în software-ul imprimantei 3D
• Iterații ajustate într-un interval de timp comprimat
• Rentabil

Contra:

• Piesa nu poate fi folosită pentru testare funcțională
• Dimensiunea de construcție este limitată
• Piesa poate fi slabă și fragilă
• Limitări cu privire la tipurile de materiale care pot fi folosite
• Contracția/retracția materialului nu va fi determinată prin imprimare 3D

Prelucrare CNC

Prelucrarea CNC este o altă metodă relativ rapidă și rentabilă de a produce prototipuri funcționale din plastic, mai ales dacă este nevoie de o cantitate mai mare de prototipuri (volumele mici sunt de obicei prea costisitoare). Această tehnică utilizează o gamă largă de scule de diferite dimensiuni pentru a sculpta un model 3D dintr-un bloc solid de material. Prelucrarea CNC se compară favorabil cu imprimarea 3D în ceea ce privește potențialul pentru filete și subdimensiuni, toleranțe strânse, limite reduse de dimensiune și mai multe opțiuni de finisare a suprafeței. Timpii de execuție pentru prototipurile CNC depind de complexitatea modelului și de serviciul de fabricație necesar.

Materialele folosite în tehnologia CNC includ, dar nu se limitează la, ABS, PC, PP, POM, PMMA (Acrilic), HDPE, Teflon și PEEK.

Care sunt avantajele & dezavantajele prototipurilor din plastic prelucrate CNC?

Pro:

• Permite testarea potrivirii, formei și funcției pieselor prototip din plastic fără a fi nevoie de matrițe pentru turnare prin injecție
• Comparativ cu prototipurile 3D, oferă potențial mai mare pentru toleranțe strânse, subdimensiuni și filete
• Permite diverse finisaje ale suprafeței prototipului, inclusiv șlefuire, vopsire, sablare cu pulbere și altele
• Poate permite timpi de execuție rapizi, în funcție de complexitatea modelului din plastic
• Prototipul va oferi proprietăți mecanice apropiate de cele ale unei piese injectate de calitate industrială

Contra:

• Cost – prelucrarea necesită echipamente mari cu consum semnificativ de energie și mai multă supraveghere umană decât imprimantele 3D
• Pentru piese cu geometrie complexă, prelucrarea CNC poate fi restrictivă și poate necesita forme alternative de prototipare care nu sunt limitate de unghiurile sculelor de tăiere
• Se produce mai mult material rezidual decât prin alte metode. Deoarece prelucrarea CNC este o tehnică de tip subtractiv, necesită utilizarea unei cantități mai mari de material decât ceea ce rezultă în piesa finală. Materialul este tăiat, iar resturile ajung ca particule metalice sau plastice ce trebuie eliminate, ceea ce nu se întâmplă în cazul prototipării aditive

Prototipuri rapide de matrițare din aluminiu

Utilizarea aluminiului pentru scule poate fi rentabilă pentru turnarea prin injecție în volum redus. Totuși, deși se realizează mai rapid decât o matriță din oțel, există de obicei limitări în ceea ce privește elementele de design, materialele și calitatea.

Aluminiul este ușor de prelucrat și are o rată de răcire rapidă, ceea ce duce la timpi de ciclu și costuri reduse la nivel de producător. Producția pieselor pentru prototipare rapidă poate începe aproape imediat, odată ce matrița de aluminiu este gata.

De asemenea, în comparație cu imprimarea 3D, prototipurile de matrițare rapidă din aluminiu sunt realizate cu mai multă precizie și rezistență. Totuși, proiectarea și dezvoltarea acestor piese nu sunt întotdeauna aliniate cu cerințele pentru producția de serie. Din cauza limitărilor la modificare, poate deveni consumator de timp și costisitor dacă nu este aleasă o metodă alternativă. De aceea, turnarea rapidă este potrivită pentru un prototip de etapă incipientă, dar poate crea probleme ulterior dacă este nevoie de piese funcționale.

Care sunt avantajele & dezavantajele prototipurilor din plastic matrițate din aluminiu?

Pro:

• Oțelul este un foarte bun conductor de căldură, ceea ce înseamnă că se răcește și se încălzește rapid – ideal pentru turnarea prin injecție
• Datorită răcirii rapide, se pot realiza mai multe cicluri într-un anumit interval de timp pentru o producție mai rapidă decât la prototipurile aditive
• Investiție mai redusă în scule față de oțel
• Testarea funcțională este posibilă, dar limitată

Contra:

• Limitări privind prototipurile cu finisaje unice
• Nu este la fel de rezistent ca oțelul, iar durata de viață depinde de temperatura de turnare, numărul de cicluri și complexitatea piesei
• Anumite caracteristici pot fi omise din piesă din cauza limitărilor procesului
• Există unele limitări în ceea ce privește tipurile de materiale ce pot fi folosite, precum și textura
• Suport ingineresc minim

Protoptipuri de producție

Cei mai mulți producători de produse doresc o piesă prototip din plastic care să poată fi validată pentru performanță și care să reflecte aceleași caracteristici de performanță ca piesa finală de producție. Dacă componenta este utilizată în testarea produsului înainte de lansare, finisajul corect al piesei de producție vizate ar trebui, de asemenea, să fie inclus în prototip.

Prototipurile de producție realizate cu matrițe din oțel sunt considerate unelte de pre-producție care sunt dimensional exacte, includ toate detaliile piesei și nu necesită debavurare sau alte operațiuni secundare. Modificări de design pot fi aduse uneltei pentru a permite modificări sau optimizări. Prin injectare, piesa ar trebui să prezinte rezistență uniformă pe toate suprafețele, iar structura materialului să fie consistentă. În plus, opțiunile de finisare a materialului sunt limitate în majoritatea scenariilor de prototipare rapidă stratificată (printare 3D).

Dacă piesa ta necesită un finisaj specific care să ajute funcționalitatea produsului final, opțiunile de finisare cresc considerabil, iar designul nu este compromis atunci când se alege procesul de prototipare injectată.

După finalizarea prototipării și a designului, unealta este gata pentru producție, eliminând timpul necesar începerii procesului de realizare și calificare al sculei de producție. În mod istoric, termenele de livrare pentru prototipurile de producție au fost mult mai lungi decât în cazul altor metode de prototipare rapidă.

Dezvoltările recent apărute în tehnologie și în procesul de realizare a sculelor le-au permis producătorilor să transforme conceptele în realitate într-un interval de timp dramatic accelerat. Când un partener specializat în injectare utilizează cele mai noi progrese din printarea 3D pentru a obține avantaje de economie de timp față de testarea tradițională a prototipurilor – toate aspectele procesului de prototipare se aliniază pentru rezultate optime.

Care sunt avantajele & dezavantajele prototipurilor din plastic de calitate pentru producție?

Pro:

• Permite testarea rapidă și economică a conceptelor de produs fără a compromite calitatea
• Se abordează un proces de producție pe tot parcursul designului și dezvoltării
• Contracția/schimbarea dimensională a materialului poate fi anticipată în faza de proiectare și inspectată în dezvoltare
• Cea mai largă selecție de materiale, inclusiv materiale abrazive/încărcate
• Cel mai potrivit pentru industriile unde este necesară testare extensivă și certificări, cum ar fi industria produselor medicale
• Protecția proprietății intelectuale și posibilitatea de a învăța din procesul de proiectare și dezvoltare a piesei

Contra:

• Prototipurile de producție utilizează un proces și o matriță de obicei complexe și precise – adesea o fază anterioară directă față de procesul de producție
• Toleranța pentru erori este mică
• Adesea, costul inițial este mai mare, însă valoarea câștigată pe termen lung este mai semnificativă dacă avem în vedere calitatea, funcționalitatea, informațiile dobândite pe parcurs și viteza spre serii mari de producție

Diferențe în Calitatea Prototipurilor din Plastic

În cele din urmă, principala diferență dintre un prototip rapid și un prototip de calitate pentru producție este calitatea matriței. Prototipurile de calitate pentru producție sunt realizate folosind matrițe din oțel, în timp ce prototipurile rapide utilizează metode alternative, cel mai adesea procesul aditiv de printare 3D sau aluminiu.

Utilizarea oțelului pentru prototipurile de producție și includerea caracteristicilor matriței de producție în sculă le oferă inginerilor posibilitatea de a testa designul final și selecția materialului înainte de a începe producția de serie mare. Acest mod generează economii de cost și eficiență, deoarece reduce riscul de a descoperi defecte după fabricarea a milioane de piese.

Puține tehnologii au avut un impact asupra dezvoltării produselor precum printarea 3D, prototiparea rapidă și prototiparea de calitate pentru producție. În întreaga lume, organizațiile continuă să descopere utilizări creative pentru aceste tehnologii, pentru a valida componente ale produsului, funcționalitatea de utilizare finală și pentru a accelera lansarea pe piață. Pe măsură ce aceste tehnologii evoluează, prototiparea din plastic va deveni și mai eficientă și se va extinde în industrii care poate au fost rezervate în trecut. Dezvoltarea de piețe și industrii noi va redefini rolul prototipării din plastic și va redefini viitorul fabricării produselor.

Când au nevoie OEM-urile de prototipuri de calitate pentru producție?

Există mai multe motive pentru care un OEM ar putea avea nevoie de prototipuri din plastic de calitate pentru producție. În multe cazuri, prototipurile sunt folosite pentru a valida intenția de proiectare și dovada conceptului pentru o componentă sau un produs înainte ca acesta să intre în producția de masă. Acest lucru poate ajuta la identificarea eventualelor probleme de proiectare și la asigurarea faptului că componenta sau produsul îndeplinește toate standardele necesare de siguranță și performanță.

Mai jos sunt câteva scenarii în care un OEM ar avea nevoie de un prototip de calitate pentru producție:

• Produsul urmează să fie fabricat în masă, în cantități mari. În acest scenariu, este esențial să te asiguri că proiectarea pentru producție și inginerie este optimizată pentru a garanta că produsul funcționează conform așteptărilor, folosind materialele de producție reale.
• Ai nevoie să faci cercetare de piață înainte de producția de masă. Ar trebui să realizezi prototipuri injectate în matriță de calitate producție, cât mai apropiate de produsul final. Producerea a câteva sute de prototipuri injectate în matriță permite un test de piață foarte precis și oferă oportunitatea de a face modificări pe baza feedbackului primit, înainte de lansarea în producție de masă.
• Produsul tău necesită teste semnificative înainte de a fi lansat pe piață. În acest caz, vrei să testezi un prototip cât mai aproape de componenta finală posibil. Materialele și metoda de producție ar trebui să fie identice, iar dacă produsul este complex, este util să se imite procesul și să se finiseze toți pașii de producție.
• Procesul de automatizare și asamblare al tuturor componentelor trebuie testat înainte de producția la scară largă. Dacă automatizarea este construită după specificații greșite, sistemele de alimentare vor trebui ajustate. Aceste sisteme sunt costisitoare și pot necesita ajustări conform specificațiilor finale ale fiecărei componente a produsului.
• Dorești să le prezinți comercianților/reprezentanților de distribuție un produs finisat. Clienții nu vor lua decizii de achiziție bazându-se doar pe o schiță sau pe o idee incomplet finisată, deci prototipul dovedit va ajuta la validarea produsului tău și la consolidarea vânzărilor.

Dovada conceptului/designului este un factor esențial pentru orice tip de prototipare. Istoric, metodele de prototipare rapidă, precum imprimarea 3D, au ajutat la prezentarea aspectului pe care îl poate avea o componentă sau un dispozitiv din punct de vedere al dimensiunii și formei; totuși, metodele tradiționale adesea nu sunt suficiente când e vorba de a demonstra dacă un concept de design va funcționa, în realitate, conform așteptărilor. Vor rezista materialele alese la toate condițiile de mediu și factori externi posibili? Designul ales va fi în concordanță cu estetica dorită a produsului? Totul, de la funcționalitate la aspect, trebuie avut în vedere.

Care sunt etapele creării unui prototip din plastic de calitate pentru producție?

Dezvoltarea prototipurilor prin metoda încercare-eroare (unde trimiți o piesă pentru prototipare, o analizezi, faci modificări, apoi repeți procesul) este riscantă. Procesul poate fi anevoios și costisitor și, cel mai probabil, va duce la o lansare întârziată pe piață. Când ingineri calificați sau consultanți de design sunt implicați în fiecare etapă, aceștia pot ajuta la reducerea consumului de materiale, a timpului de producție și a costurilor asociate prototipării și dezvoltării.

Hai să analizăm etapele creării unui prototip din plastic de calitate pentru producție:

1. Realizează o revizuire CAD (computer-aided design) cu o analiză detaliată a necesităților.

Gândește-te specific la modul în care componenta din plastic trebuie să funcționeze. Importanța acestei etape nu poate fi subestimată, pentru că dacă un design defectuos este aprobat pentru producție și se investește în unelte scumpe, odată ce problemele sunt descoperite, pierderile financiare sunt garantate, la fel ca întârzierea lansării produsului pe piață. Întrebări de luat în calcul în această etapă includ:

• Va fi piesa expusă la temperaturi extreme? Dacă da, materialul va trebui modificat.
• La ce tipuri de substanțe chimice – dacă există – va fi expusă piesa?
• Va fi piesa vizibilă în aplicație sau va fi un element intern?
• Ce proprietăți trebuie să aibă piesa? Să fie flexibilă? Rezistentă? Lubrifiată?
• În afară de temperaturi, la ce alți factori poate fi expusă piesa?
• Există suprafețe de etanșare pe piesă?

2. În această etapă, trebuie instituite protocoalele de proiectare pentru producție (DFM).

Alinierea cu un partener de injecție mase plastice, care are competențe solide de DFM, este crucială pentru a te asigura că fiecare detaliu este analizat – de la alegerea porții de injecție, la acțiuni laterale, răcire, caracteristici esențiale ale unei piese și multe altele.

3. Analiza CAD și analiza nevoilor, precum și implementarea riguroasă a DFM, vor determina ce metode de realizare a matrițelor pot fi folosite pentru a crea prototipul.

Inginerii de producție folosesc puterea software-ului CAD modern pentru a selecta matrița potrivită, atât pentru prototipare, cât și pentru a rezista rigorilor producției de serie.

Unele programe CAD, precum Solidworks, folosesc analiza de simulare moldă. Tehnologia permite identificarea defectelor potențiale, locațiilor cu stres ridicat ce pot cauza eșecuri de design și evaluarea modului în care piesa va funcționa sub factorii de stres previzionați. Optimizarea designului fără a avea nevoie de un prototip fizic permite accelerarea și ieftinirea fazelor incipiente de proiectare.

Procesele de realizare rapidă a matrițelor utilizează metode CAD și rezultatele testărilor pentru a crea forme și unelte destinate seriei scurte, evaluării produsului sau producției de serie. Ciclurile de dezvoltare sunt semnificativ mai scurte și mai rentabile.

4. Realizarea matriței pentru un prototip de calitate producție se poate face rapid dacă partenerul de injecție dispune de o flotă standardizată de baze pentru matrițe și are acces la (și eficiență în utilizarea) imprimării 3D pentru matrițe din metal sau oțel.

Mulți producători de prototipuri rapide se gândesc cum să termine cât mai repede – pe când specialiștii în injecție, care fac prototipuri de calitate pentru producție, evaluează în primul rând: cum va funcționa cel mai bine?

Au apărut noi metode de prototipare rapidă care permit acum creșterea matrițelor de la zero, inclusiv din rășini pentru temperaturi înalte, care rezistă la mediile de proces convențional de injecție. Vom detalia mai jos acest aspect.

Cât durează realizarea unui prototip de calitate producție?

Durata procesului de prototipare depinde de tipul componentului și de modul în care va fi utilizat. De exemplu, aplicațiile pentru instalații sanitare, electrocasnice sau filtrare pot necesita 12–16 săptămâni pentru a testa compatibilitatea la expunerea cu apă. Este esențial să înțelegi dacă degradarea plasticului va avea loc atunci când elementul este expus în mod repetat la factori precum apa. Motoarele mici, echipamentele pentru grădină și peluză, industria auto și altele pot necesita testarea compatibilității materialului la contactul cu uleiuri și combustibili. Acești factori determină perioada necesară pentru realizarea unui prototip de calitate pentru injectare sau producție.

Într-o situație ideală, procesul de prototipare ar trebui să dureze doar o lună sau două, iar unele progrese recente au scurtat acest interval chiar și sub 72 de ore.

Pregătirea unui prototip inițial și a unui desen CAD pentru inginerii de proiectare reprezintă o modalitate eficientă de a parcurge procesul cât mai rapid posibil. Acest lucru va oferi inginerilor o idee clară despre cum vă doriți să arate componentul și cum vreți să funcționeze.

Iată câteva estimări de timp pentru dezvoltarea prototipurilor din plastic pe care să le luați în considerare:

De ce este prototiparea o etapă vitală în procesul de injecție a maselor plastice?

Înainte de a asambla o singură componentă din plastic, ca să nu mai vorbim de mii sau milioane, este esențial ca aspectele inginerești și de design ale piesei să fie evaluate cu atenție. Designul ar trebui să fie tehnic corect, foarte funcțional și să respecte estetica produsului.

În prezent, este crucial să combinați aceste trei componente esențiale, realizând o producție eficientă și constantă. De la proiectare la funcționalitate, OEM-urile care pun preț pe livrarea unor produse superioare trebuie să evalueze cu atenție avantajele utilizării prototipurilor în procesele de injectare mase plastice.

Funcțiile vitale ale prototipării includ:

Includerea tehnicilor de modelare științifică precum simulările de matrițe

Refacerea sau ajustarea sculelor este un proces costisitor care necesită timp și forță de muncă. Dacă intrați în producție cu un design nevalidat, veți întâmpina o situație dificilă. Simulările de matriță pot reduce riscul, așa cum s-a menționat mai sus, și ar trebui realizate înainte de producerea prototipurilor.

Reducerea timpului de lansare pe piață și creșterea ROI-ului

Prototiparea este o investiție, iar obținerea unui component din plastic perfect din prima, fără procesul complet, este rară. Reevaluarea și crearea unei alte iterații poate fi extrem de costisitoare.

După crearea unui prototip care nu este pentru producție, este posibil să descoperiți mici ineficiențe de design care ar putea face produsul finit slab, de calitate inferioară sau ineficient.

Dacă ați fabricat sute sau chiar mii de produse înainte de a recunoaște erorile, știți cât de costisitor poate fi să aruncați o întreagă serie de producție sau chiar să efectuați un recall. Dacă nu se identifică problemele înainte de rularea producției, se pierd timp și bani din cauza ajustărilor necesare la scule.

Care este rolul DFM în procesul de prototipare prin injectare mase plastice?

DFM joacă un rol esențial în crearea prototipurilor din plastic de calitate pentru producție, asigurând validarea designului înainte de debutul realizării sculelor.

DFM presupune proiectarea unui produs optimizat pentru eficiența proceselor și echipamentelor de fabricație, pentru a obține costuri pe unitate cât mai mici la cea mai bună calitate posibilă. Principalul motiv pentru integrarea DFM în fabricarea componentelor din plastic este că 70% dintre costurile de producție pot fi determinate prin deciziile de proiectare.

Află mai multe despre cum este integrat DFM în procesul complet de injectare a maselor plastice, în ghidul nostru: DFM în injectarea masei plastice

Rolul tehnologiei în dezvoltarea prototipurilor din plastic

Tehnologia reprezintă un element important în DFM atunci când colaborați cu un procesator specializat în principiile modelării științifice. Utilizarea software-ului de simulare a matriței precum SOLIDWORKS® Plastics Premium, implementat apoi prin robotică și sisteme de control al procesului precum RJG eDart®, permite obținerea unor informații predictive, validarea procesului și documentarea completă a acestuia.

Utilizarea și integrarea tehnologiilor ce susțin procesul DFM de injectare a maselor plastice implică comunicare și colaborare între OEM-uri, ingineri proiectanți și procesatori din diverse domenii.

Un alt motiv pentru a alege un procesator ce folosește principiile DFM este complexitatea tot mai mare a pieselor injectate din plastic. Aspecte precum toleranța, unghiurile de scurgere, subdecupajele și altele trebuie avute în vedere din stadiul de proiectare pentru a îndeplini cerințele de calitate/cost ale clienților. Mai jos găsiți mai multe detalii despre aceste elemente de design.

Care sunt elementele cheie de design asupra cărora să vă concentrați în procesul de prototipare din plastic?

Când începeți procesul DFM pentru un prototip de calitate pentru producție, standardele de proiectare oferă un ghid pentru a dezvolta o înțelegere reală a cerințelor pentru a obține o turnare reușită a piesei și vor genera eficiențe pe parcursul dezvoltării. Iată câteva variabile de design care ar trebui luate în considerare, fiind factori importanți în reducerea timpului și costului de producție.

Analizați complexitatea

Dacă piesa din plastic are numeroase variabile de abordat, partenerul dumneavoastră în prototipare ar trebui să ofere recomandări privind elementele ce pot fi sau nu eliminate. Inginerii cu experiență în prototipare și producție contribuie la aceste decizii și stabilesc cel mai eficient scop al proiectului.

Evitați acțiunile laterale

În faza de design conceptual (când se decide geometria piesei), nu este întotdeauna clar dacă o matriță va avea nevoie sau nu de acțiuni laterale. Dacă este cazul, această variabilă suplimentară poate afecta termenul și costul execuției.

Acțiunile laterale aduc complexitate matriței și necesită timp și pricepere pentru a funcționa corect. Dacă piesa poate fi proiectată fără acțiune laterală, păstrându-și totuși funcționalitatea, aceasta ar fi situația ideală.

Implementați colțuri rotunjite

Evitarea colțurilor ascuțite în procesul de design al prototipului se realizează prin adăugarea unui radius care să distribuie tensiunile și să ușureze curgerea rășinii topite. În timpul injectării, plasticul fierbinte se mulează pe curbele și colțurile piesei. Colțurile rotunjite facilitează curgerea plastica, în timp ce, în contrast, colțurile ascuțite din interior pot cauza tensiuni interne, în special la răcire atunci când partea superioară vrea să se contracte și materialul trage de colțuri. Colaborați cu un inginer priceput pentru a identifica zone unde designul poate fi îmbunătățit – rezultând o piesă mai rezistentă, mai stabilă dimensional și mai puțin predispusă la deformații după turnare.

Adăugați unghi de scoatere modelului CAD

Unghiul de scoatere este unghiul inclus în design-ul piesei care ajută la îndepărtarea acesteia din matriță. Valoarea unghiului variază în funcție de grosimea și textura materialului.

Iată câteva recomandări generale privind unghiul de scoatere:

• Folosiți cât mai mult unghi posibil: 1–5° pentru piesă
• Proiectați unghiul piesei în direcția de extragere
• Luați în considerare un unghi mai mare la texturi: 2–3°, sau 3–5° pentru texture adânci

Eliminați pe cât posibil subdecupajele

Un subdecupaj este orice zonă cu inversare care împiedică scoaterea piesei din matriță și adaugă complexitate execuției. Reducând subdecupajele sau eliminându-le, facilitați realizarea sculei. Inginerii cu experiență pot furniza soluții alternative eficiente.

Evaluați impactul grosimii materialului

Grosimea materialului este printre cei mai importanți factori în proiectarea unei piese. Grosimea influențează performanța, aspectul, turnabilitatea, costul și altele. Pereții mai subțiri reduc consumul de material și ciclul de producție. Deși ar trebui să minimizăm cât se poate consumul de material, grosimea ideală a peretelui presupune găsirea unui echilibru între rezistență și greutate.

Care sunt cele mai bune materiale/plasturi pentru prototipurile din plastic?

Alegerea din timp a celui mai potrivit tip de rășină împreună cu partenerul dvs. pentru injecție este esențială în procesul DFM și de dezvoltare a prototipurilor de calitate pentru producție, pentru succesul realizării piesei finale.

Selectarea materialului influențează rezistența și flexibilitatea piesei injectate. Abordarea solicitărilor specifice încă de la început vă ajută să evitați schimbările costisitoare ulterioare. Acest lucru se poate realiza prin înțelegerea principalelor diferențe dintre unele dintre cele mai uzuale materiale plastice folosite.

ABS (acrilonitril butadien stiren)

Caracteristici:

• Dur, rezistent la impact
• Se prelucrează ușor și acoperă o gamă vastă de cerințe de aspect
• Nu este ideal pentru piese ce trebuie să suporte temperaturi ridicate
• Punct de preț accesibil

Policarbonat

Caracteristici:

• Se modelează ușor și adaugă rezistență la impact
• Natural, este transparent și ideal pentru aplicații tip „sticlă” de rezistență mare (ochelari de protecție, aplicații laborator medical etc.)
• Nu este potrivit când este necesar un grad mai ridicat de flexibilitate sau opțiuni de culoare

Nailon cu inserție de fibră de sticlă

Caracteristici:

• Termoplastic ranforsat, unde baza de nailon a fost completată cu fibre de sticlă pentru rezistență sporită și rezistență termică
• Mai puțin conductiv electric comparativ cu alte materiale
• Deși are punct de topire ridicat, este mai predispus să ardă decât alte materiale

Polipropilena

Caracteristici:

• Termoplastic flexibil potrivit atât pentru aplicații industriale cât și de larg consum
• Cunoscut ca fiind un material extrem de maleabil, ce poate fi manipulat fără a-și pierde forma originală
• Oferă rezistență la solvenți, substanțe chimice și raze UV

Acetal

Caracteristici:

• Oferă rezistență mare la frecare și este un material foarte rigid
• Se poate colora ușor în procesul de turnare
• Nu oferă o rezistență superioară la căldură

Rosti este recunoscut pentru expertiza în selectarea, aprovizionarea și injectarea rășinilor de înaltă temperatură și a celor exotice.

Dacă doriți să aflați mai multe despre cele mai bune materiale pentru dezvoltarea de piese plastice complexe, consultați Ghidul de mase plastice rezistente la temperaturi ridicate realizat de Rosti.

Cum sprijină Digital Innovation Lab de la Rosti procesarea rapidă a prototipurilor pentru producție?

De-a lungul acestei pagini, ați aflat despre multiplele aspecte ale dezvoltării prototipurilor de calitate pentru producție și despre progresele tehnologice semnificative și optimizarea pieselor realizate în ultimii ani. Cu noile tehnologii de imprimare 3D, scule optimizate pentru serii mici și știința materialelor, piesele de precizie pot fi proiectate, produse și livrate în intervale tot mai scurte de timp. Rosti este dedicat accelerării acestui proces pentru a reduce timpul mort în ciclurile de fabricație și a permite producătorilor să avanseze dezvoltarea produsului și să ajungă mai rapid pe piață.

Rosti este atât de dedicat acestui proces și valorii aduse clienților, încât a investit peste 1,3 milioane de dolari într-un nou laborator de inovație în Asia, la fabrica din China, și a realizat recent o a doua investiție de 1,3 milioane de dolari pentru un laborator de inovație inaugurat în Europa.

Iată cum funcționează Digital Innovation Lab de la Rosti și procesul rapid de 72 de ore de la concept la realitate:

1. Inginerii Rosti primesc datele 3D și specificațiile clientului, iar ceasul pornește. Cerințele sunt analizate și sunt oferite recomandări de optimizare pentru a maximiza eficiența și a minimiza costul de producție. Se demarează prototiparea componentului.
2. Membrii echipei Rosti se bazează pe bune practici și pe o amplă bază de date cu proiecte anterioare pentru a dezvolta simularea digitală. Analiza simulărilor digitale ajută nu doar la proiectarea componentului, ci și la optimizarea scenariilor de injectare. Se analizează inclusiv poarta de injectare, răcirea, distorsiunile și timpii de ciclu.
3. Încep să fie tipărite cavitățile și miezurile sculelor. Unealta se “crește” din rășini de înaltă temperatură, rezistente la mediile uzuale de turnare prin injecție.
4. Piesele turnate sunt verificate cu scanare laser optică. Sunt disponibile rapoarte metrologice complete în câteva minute pentru a valida scopul de producție și a susține analiza predictivă și măsurătorile produsului.

În trei zile de la urcarea designului, piesa clientului prinde viață în forma dorită.

Cum vor beneficia clienții din America de Nord de Digital Innovation Lab de la Rosti?

Rosti America de Nord a fost mereu recunoscută pentru procesele DFM superioare, facilități și tehnologie de ultimă generație, precum și expertiza inginerească. Acum, datorită filosofiei de acoperire globală cu focus local a Rosti, clienții pot conta pe expertiză colaborativă și soluții de producție în fiecare etapă a dezvoltării componentelor din plastic, indiferent de locație.

Clienții Rosti North America nu doar că au acces la laboratoare de inovație digitală la nivel mondial, ci și o facilitate dedicată aflată în prezent în dezvoltare la locația companiei din Germantown, Wisconsin.

Cu o rețea globală de resurse și furnizori și unul dintre cele mai dedicate, bine pregătite și conectate echipe din lume, clienții vor beneficia de un partener expert de la stadiul de proiectare și pe tot parcursul ciclului de producție.