Bij Boyan houden we ons af en toe bezig met rapid prototyping, hoewel dit niet onze core business is. We hebben vaste partners die dit aspect voor hun rekening nemen. Dit bespaart onze klanten tijd bij het zoeken naar geschikte 3D-printleveranciers en zorgt voor een snellere en betrouwbaardere service.
De belangrijkste doeleinden van 3D printen in onze context zijn onder andere:
1. Ontwerpverificatie en bevestiging van functionaliteit:
Voordat we met de matrijsproductie beginnen, gebruiken we 3D-printen om te bevestigen dat het ontwerp foutloos is en aan de verwachte functionele eisen voldoet. Dit vormt het grootste deel van ons 3D printwerk en dient voornamelijk als laatste controle voordat de matrijsfabricage begint.
Voorbeeld 1
Dit is een kunststof verbindingsstuk dat we hebben ontworpen voor het verbinden van twee aluminium profielen. Het bevat een klikmechanisme, wat betekent dat er een aanzienlijke drukkracht op wordt uitgeoefend tijdens de assemblage. Daarom kozen we ervoor om dit monster te printen met nylon materiaal vanwege de hogere sterkte in vergelijking met andere kunststoffen.
De veerkracht van de snap-fit is echter iets minder dan die van echt nylon. Toch voldoet het nog steeds aan onze verwachtingen en eisen.
Voorbeeld 2
In dit voorbeeld kunnen we de verschillende onderdelen in elkaar zetten en testen of ze goed vastzitten of loszitten en of de snap-fit werkt zoals verwacht.
2. Presentatie Prototypes:
We gebruiken 3D-geprinte prototypes voor interne en externe demonstraties om mogelijke verbeteringen verder te onderzoeken of om te beoordelen of een project moet worden voortgezet of beëindigd. Na het afdrukken blijft de voortzetting van het project onzeker.
3. Productie van kleine partijen:
Deze aanpak, die meestal varieert van 50 tot 150 stuks, test de ontvankelijkheid van de markt en bespaart tegelijkertijd op de matrijskosten. Het is van cruciaal belang om te evalueren of de investering kosteneffectief is, aangezien ze kan wedijveren met de kosten van matrijzenproductie. Het belangrijkste verschil ligt in de aanzienlijk kortere productiecyclus. Daarnaast is de materiaalkeuze - rekening houdend met mechanische eigenschappen en levensduur - van vitaal belang. Standaard fotopolymeerhars is niet altijd geschikt, maar materialen zoals nylon komen vaker voor, hoewel ze beperkt zijn in variatie en hoger in kosten.
4. Gebruik als inspectie-instrumenten:
Producten bedrukt met fotopolymeerhars kunnen een nauwkeurigheid bereiken van +/- 0,1~0,2 mm, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik als inspectiemallen. Met deze aanpak kunnen complexe driedimensionale oppervlakken worden geverifieerd aan de hand van initiële ontwerpen. Bovendien zijn de kosten voor het 3D-printen van deze gereedschappen aanzienlijk lager dan CNC-bewerking. Dit betekent dat ze effectief gebruikt kunnen worden als inspectiegereedschap met iets minder precisie en een kortere levensduur, maar tegen veel lagere kosten.
Voorbeeld 3
In dit voorbeeld gebruiken we een 3D-geprint monster om te controleren of de driedimensionale contour van de spuitgegoten onderdelen overeenkomt met de bedoelde ontwerpkromming. We moeten eerst de vorm van deze inspectiemal ontwerpen, die we reverse-engineeren op basis van het 3D-gebogen oppervlak van het product.
Nadat het kunststof product is gemaakt, passen we het op de mal, waarbij we met onze handen controleren of het goed past en visueel inspecteren of de contouren perfect aansluiten.
Samengevat speelt 3D printen een veelzijdige rol in rapid prototyping, van ontwerpverificatie tot markttests. Door samen te werken met onze professionele partners bieden we onze klanten uitgebreide en efficiënte 3D-printoplossingen.
5. Steunconstructies voor het corrigeren van vervormingen：
Kunststof producten kunnen soms vervormen of kromtrekken. Een veelgebruikte oplossing is om direct na het spuitgieten ondersteunende structuren in het product te gebruiken om de vervorming tegen te gaan. Zodra de steunen zijn verwijderd, kan het product weer glad worden.
Deze ondersteuningsstructuren moeten een driedimensionale gebogen vorm hebben zodat ze goed op de zijwanden van het product passen en er geen gelokaliseerde puntcontacten ontstaan die sporen zouden kunnen achterlaten. Conventionele CNC-bewerkingsmethoden voor dergelijke ontwerpen zouden kostbaar zijn, maar het gebruik van 3D-printing verlaagt de kosten aanzienlijk.
Voorbeeld 4
In het plastic product dat hieronder is afgebeeld, bijvoorbeeld, holt de zijwand aan de ene kant in na het spuitgieten, terwijl de andere kant vlak blijft. Daarom hebben we een ondersteunende structuur ontworpen om het product effectief vorm te geven.
De materialen die we gebruiken voor 3d printen
In werkelijkheid zijn er weliswaar veel materialen beschikbaar voor rapid prototyping en 3D-printen, maar veel daarvan worden niet algemeen gebruikt of zijn vrij duur. Daarom gebruiken we momenteel alleen de volgende vier soorten materialen, rekening houdend met de kosten en beschikbaarheid:
1. Fotopolymeerhars: Dit is een veelgebruikt 3D printmateriaal dat wordt geprefereerd vanwege de evenwichtige algemene prestaties. Onderdelen die worden geprint met fotopolymeerhars hebben een glad oppervlak, een behoorlijke sterkte en een matige hittebestendigheid, en dat alles tegen een relatief lage prijs. Het heeft echter ook nadelen: het is niet sterk genoeg bij langdurige belasting, kan vervormen bij langdurige belasting en kan na verloop van tijd verkleuren.
2. Nylon: Bekend om zijn hogere sterkte, naar verluidt 60-80% van die van spuitgegoten nylon. De werkelijke sterkte kan echter variëren afhankelijk van de omstandigheden in elke fabriek, zoals de gebruikte apparatuur, productiematerialen en productieprocessen. Nylon heeft een merkbaar gestructureerd oppervlak met zichtbare korrels en lijnen, en het is ook iets duurder.
3. PMMA (Acryl): Voornamelijk gebruikt voor onderdelen die transparant moeten zijn. De transparantie is echter niet zo hoog als die van spuitgegoten transparante onderdelen, met wat oneffenheden in het oppervlak en een mat uiterlijk.
4. Siliconen, TPU en andere zachte rubbermaterialen: Deze materialen zijn erg praktisch en bieden snelle prototypeoplossingen voor zachte rubberproducten. Ze emuleren tot op zekere hoogte de eigenschappen van traditionele zachte rubberen materialen en zijn geschikt voor toepassingen die zachtheid en elasticiteit vereisen.
Over het geheel genomen is onze selectie van 3D printmaterialen gericht op het vinden van een balans tussen prestaties, kosten en veelzijdigheid in toepassingen. Door zorgvuldig materialen te kiezen die geschikt zijn voor specifieke behoeften, kunnen we effectief voldoen aan de eisen van onze klanten op het gebied van rapid prototyping en kleine series.
Een uitgebreide tabel met technologieën en materialen voor rapid prototyping
Met de snelle vooruitgang van prototyping technologieën (waaronder 3D printen en andere) en de steeds grotere variëteit aan beschikbare materialen, is het vaak niet nodig om een diepgaande kennis van elk materiaal te hebben. Een algemene kennis is meestal voldoende.
Om een beknoptere en duidelijkere referentie te bieden, hebben we een tabel samengesteld met een overzicht van de gangbare processen voor rapid prototyping die momenteel op de markt zijn, samen met de bijbehorende materialen en de vormen van deze materialen. Op deze manier hebben onze klanten en partners snel toegang tot essentiële informatie en kunnen ze effectievere beslissingen nemen die zijn afgestemd op hun specifieke behoeften.
| Rapid Prototyping Technology | Corresponding Materials (Plastics Only) | Form of Material |
|---|---|---|
| Fused Deposition Modeling (FDM) | PLA, ABS, PETG, TPU, etc. | Filament |
| Stereolithography (SLA) | Fotopolymeerhars | Liquid Resin |
| Selective Laser Sintering (SLS) | Nylon, Polystyrene | Powder |
| Digital Light Processing (DLP) | Fotopolymeerhars | Liquid Resin |
| Fused Deposition Modeling (FDM) | PLA, ABS, PETG, TPU, etc. | Filament |
| PolyJet Printing | Various Photopolymer Resins (flexible, rigid) | Liquid Resin |
| Powder Bed and Inkjet Head 3D Printing | Metal Powder, Plastic Powder (including PMMA), Ceramic Powder | Powder |
| Binder Jetting (for plastics) | Acrylic, Nylon | Powder |
| CNC Machining (for prototyping) | ABS, Polycarbonate, Acrylic, Nylon | Solid Block |
| Vacuum Casting | Polyurethane Resin (mimicking various plastics) | Liquid Resin |
Samenvatting
Samengevat: hoewel rapid prototyping niet onze hoofdactiviteit is, kunnen we deze diensten wel leveren via onze vertrouwde leveranciers. In dit artikel hebben we de belangrijkste beschikbare materialen beschreven en voorbeelden gegeven voor een snel begrip. Als u deze diensten nodig hebt, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.
Veelgestelde vragen
Je kunt STL-, STEP- of X_T-bestandsformaten gebruiken. Sommige andere formaten kunnen ook gebruikt worden, maar ze converteren naar deze formaten is meestal veiliger.
Over het algemeen ligt de prijs tussen $0,1-0,15 per gram. Hoe kleiner het product, hoe hoger de eenheidsprijs.
Er zijn veel soorten nylon voor 3D printen, waaronder met en zonder glasvezel. De eerste zijn duurder. Over het algemeen ligt de prijs tussen $0,25-0,35 per gram.
Zoals uit de eerder genoemde eenheidsprijzen blijkt, is de eenheidsprijs van 3D printen hoger, maar zijn er geen initiële investeringskosten voor een mal. Over het algemeen kunnen de kosten van 50-100 3D-prints oplopen tot de kosten van een matrijs. Bovendien zijn 3D-printmaterialen vaak inferieur aan de kunststoffen die worden gebruikt bij spuitgieten.
Monsters gemaakt van lichtgevoelige hars hebben 1 dag nodig, terwijl nylon en andere materialen over het algemeen 1-3 dagen nodig hebben.
