Jak stworzyć plastikowy prototyp

Rozwijanie pomysłów w rzeczywiste produkty wymaga dokładnego planowania, w którym prototypowanie z tworzyw sztucznych staje się niezbędnym krokiem. Inżynierowie i projektanci używają plastikowych prototypów do sprawdzania działania obiektu i przeglądu estetyki produktu, jednocześnie zbierając odpowiedzi klientów przed przystąpieniem do ostatecznej produkcji. Technika prototypowania produktów w firmie First Mold zapewnia wiele funkcji, które umożliwiają ocenę wydajności funkcjonalnej i pokazy inwestorskie. Metoda ta umożliwia odbiór konsumencki w celu zapewnienia optymalnego rozwoju projektu i przejrzystości przepływu zamówień.

Firmy produkują wysokiej jakości prototypy, które ściśle odpowiadają produktom końcowym za pomocą różnych metod produkcji prototypów z tworzyw sztucznych. Niektóre standardowe techniki Firstmold obejmują drukowanie 3D, obróbkę CNC i szybkie formowanie wtryskowe. Rozwiązanie staje się bardziej opłacalne i wydajne, gdy firmy wybierają odpowiednie materiały i techniki prototypowania, ponieważ zmniejszają koszty produkcji i minimalizują ryzyko. Cały proces tworzenia prototypów z tworzyw sztucznych składa się z czterech kluczowych sekcji, w tym definicji celu i wyboru materiału. Następnie przechodzi do testowania przed osiągnięciem ostatecznego punktu optymalizacji.

Dlaczego potrzebujesz plastikowego prototypu?

Inżynierowie i projektanci wykorzystują plastikowe prototypy, aby połączyć swoje koncepcje między procesami projektowymi a produkcją na dużą skalę. Fizyczna wersja produktu pozwala zespołom ocenić jego wygląd, funkcjonalność i gotowość do produkcji na wczesnych etapach rozwoju. Proaktywna procedura pomaga projektantom udoskonalić ich produkty i zmniejszyć ryzyko produkcyjne, co minimalizuje wydatki na możliwe do uniknięcia błędy, zapewniając jednocześnie lepsze przejście od rozwoju do produkcji. Oto niektóre z powodów, dla których plastikowe prototypy są pomocne.

Wizualizacja projektu

Prototyp przekształca cyfrowe projekty w fizyczne punkty styku, ponieważ projektanci używają prototypów do oceny estetyki, ergonomii i obecności formy w praktycznych interakcjach. Interakcje z fizycznymi modelami pozwalają projektantom rozpoznać problemy projektowe, zoptymalizować wymiary produktu i zwiększyć użyteczność przed rozpoczęciem produkcji. Testowanie prototypu poprzez praktyczną ocenę umożliwia weryfikację jakości produktu pod kątem funkcjonalności projektu, standardów wyglądu oraz identyfikacji kwestii związanych z konstrukcją lub materiałami. Fizyczne podejście do testowania daje projektantom obserwacje dotyczące rzeczywistych warunków, których samo modelowanie cyfrowe nie jest w stanie wykryć. Rozwój jakości produktu i doświadczenia użytkownika wraz z wydajnością jest możliwy dzięki iteracyjnym środkom prototypowania.

Testowanie i udoskonalanie

Inżynierowie mogą uzyskać dostęp do rzeczywistych możliwości oceny operacyjnej poprzez produkcję plastikowych modeli prototypowych. Inżynierowie testują wytrzymałość i zachowanie materiału, aby potwierdzić, że projekt spełnia standardy wydajności. Testowanie na wczesnych etapach produkcji umożliwia inżynierom wykrycie słabych punktów, zapobiegając w ten sposób pojawieniu się istotnych problemów w późniejszych cyklach rozwoju. Testowanie plastikowych prototypów umożliwia inżynierom zwiększenie wytrzymałości strukturalnej przy jednoczesnym wyborze lepszych materiałów dla swoich produktów i ulepszeniu projektu poprzez obiektywną analizę danych. Szybkie poprawki projektowe zwiększają niezawodność i wydajność, tworząc bardziej wydajny produkt końcowy. Powtarzany proces oceny zapewnia, że projekt działa zgodnie ze specyfikacjami, aby przejść do pełnej skali produkcyjnej.

Optymalizacja funkcjonalności

Celem prototypu jest zweryfikowanie sposobu działania komponentów przy jednoczesnym sprawdzeniu dokładności dopasowania i wyrównania oraz sprawdzeniu wydajności systemu. Ocena funkcjonalności i identyfikacja problemów prowadzi inżynierów do wdrożenia wymaganych modyfikacji. Poprawa jakości produktu wraz ze zwiększoną wydajnością i użytecznością staje się osiągalna dzięki dopracowaniu projektu przed rozpoczęciem masowej produkcji.

Poprawa możliwości produkcyjnych

Operacje produkcyjne często wprowadzają nieoczekiwane problemy produkcyjne. Gdy producenci wytwarzają prototyp z tworzywa sztucznego, wykrywają problemy produkcyjne, które wynikają ze zmienności materiału i zawiłości wymiarowych. Inżynierowie rozwiązują problemy produkcyjne z wyprzedzeniem poprzez wczesne zapobieganie, aby uprościć metody produkcji i zminimalizować kosztowne opóźnienia.

Scenariusze zastosowania plastikowych prototypów w różnych branżach

Zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym

Firmy motoryzacyjne polegają na plastikowych prototypach, aby symulować swoje przyszłe elementy wewnętrzne i zewnętrzne. Zespół inżynierów wykorzystuje analizę elementów skończonych (FEA) i rzeczywiste testy terenowe, aby ocenić, jak części pasują do siebie, jak długo będą wytrzymywać i jak solidne pozostają.

Inżynierowie testujący oceniają właściwości mechaniczne komponentów, w tym wytrzymałość na rozciąganie, odporność na uderzenia i rozszerzalność cieplną, aby zweryfikować odporność materiału na czynniki naprężające i zmiany temperatury. Testowanie prototypów ujawnia potencjalne problemy, takie jak wypaczanie i kurczenie się, a także słabość części w produktach wytwarzanych metodą formowania wtryskowego, dzięki czemu można ulepszyć projekt formy. Inżynierowie wykorzystują symulacje obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) jako część swojej pracy w celu optymalizacji aerodynamiki elementów zewnętrznych.

Testy pokazują, w jaki sposób części integrują się z istniejącymi systemami, aby umożliwić płynną łączność i interoperacyjność między wszystkimi elementami złącznymi, klejami i zespołami elektronicznymi. Producenci produktów zmniejszają ilość odpadów produkcyjnych i zwiększają wydajność operacyjną oraz poprawiają osiągi pojazdów, modyfikując projekty podczas początkowego rozwoju produktu.

Zastosowanie w przemyśle medycznym

Dzięki pracy inżynierów medycznych powstają prototypy z tworzyw sztucznych, które pomagają w rozwoju urządzeń medycznych, a także narzędzi chirurgicznych na wszystkich etapach ich tworzenia. Zespoły produkcyjne przeprowadzają oceny biokompatybilności, wykonując testy właściwości plastiku medycznego pod kątem bezpieczeństwa materiału i standardów wydajności. Personel medyczny i chirurdzy mogą ocenić ergonomię projektu za pomocą prototypów, ponieważ urządzenia te umożliwiają rzeczywistą kontrolę użyteczności i komfortu.

Inżynierowie oceniają zdolność do rozciągania, wytrzymałość i charakterystykę ruchu, aby osiągnąć dokładne specyfikacje. Połączenie obróbki CNC i technik wytwarzania przyrostowego przyspiesza rozwój niestandardowych implantów, diagnostycznych urządzeń medycznych i protez poprzez szybkie prototypowanie. Inżynierowie, którzy udoskonalają prototypy, poprawiają standardy bezpieczeństwa medycznego i precyzję procedur wraz z postępem w rozwoju produktów medycznych.

Elektronika użytkowa

Ocena obudów i przycisków elektroniki użytkowej oraz ich komponentów opiera się na plastikowych prototypach jako narzędziach wykorzystywanych przez inżynierów. Sprawdzają oni odpowiednie dopasowanie, trwałość i właściwości rozpraszania ciepła, aby zagwarantować wydajność i niezawodność.

Zalety prototypów obejmują testy materiałowe, które potwierdzają wytrzymałość na uderzenia i parametry stabilności strukturalnej. Inżynierowie sprawdzają reakcje dotykowe przycisków, aby upewnić się, że użytkownicy otrzymują spójne reakcje poprzez jednolite interakcje dotykowe.

Optymalizacja wydajności obudów elektronicznych odbywa się za pomocą programów do symulacji temperatury, które poprawiają przepływ powietrza w systemie i zarządzanie ciepłem. Projektowanie komponentów zatrzaskowych i przykręcanych poprawia się dzięki technikom prototypowania w celu uzyskania lepszych metod montażu. Producenci, którzy rozwiązują problemy projektowe w trakcie produkcji, zapewniają doskonałą jakość produktu, jednocześnie zwiększając jego trwałość i zwiększając efektywność produkcji masowej.

Lotnictwo i kosmonautyka

Inżynierowie zajmujący się projektowaniem lotniczym i opracowywaniem prototypów z tworzyw sztucznych do budowy lekkich komponentów również wykazują zwiększoną wydajność. Testy dymu oceniają trzy elementy: aerodynamikę, wytrzymałość strukturalną i tolerancję termiczną dla celów niezawodności.

Produkcja złożonych komponentów przy użyciu metod addytywnych generuje szybkie prototypy, które zmniejszają ilość odpadów produktowych przy jednoczesnym skróceniu czasu produkcji. Inżynierowie przeprowadzają testy wytrzymałości na rozciąganie, odporności na zmęczenie i tłumienia drgań w celu poprawy trwałości.

Symulacje obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) umożliwiają inżynierom zwiększenie wydajności krytycznych komponentów poprzez zarządzanie przepływem powietrza, a także ocenę kontroli termicznej. Prototypy pozwoliłyby badaczom zidentyfikować zakres interakcji między komponentami, metalem i materiałami kompozytowymi.

Dobór materiałów jest jednym z krytycznych aspektów przemysłu lotniczego. Właściwy dobór materiałów, takich jak plastikowe prototypy, zwiększa produktywność. Takie materiały mogą pomóc zmniejszyć wagę samolotów, zwiększając w ten sposób wydajność operacyjną przemysłu lotniczego.

Aplikacja dla urządzeń przemysłowych

Plastikowe prototypy dobrze sprawdzają się w produkcji przemysłowej dzięki ich szerokim zastosowaniom. Większość wyposażenia fabrycznego zależy od precyzyjnych poziomów dokładności. Wady maszyn są przyczyną większości zgłaszanych wypadków w zakładach przemysłowych. Określenie tych trzech kluczowych elementów jest niezbędne dla inżynierów podczas projektowania maszyn. Plastikowe prototypy są niezbędnymi narzędziami w takich zastosowaniach.

Materiały z tworzyw sztucznych umożliwiają testowanie i definiowanie działania urządzeń przemysłowych, które najlepiej funkcjonują w warunkach wysokiej temperatury i intensywnego tarcia. Zastosowanie metod udoskonalania podczas projektowania komponentów pozwala na poprawę mechaniki montażu i zmniejszenie tarcia, co skutkuje zwiększoną wydajnością mechaniczną. Analiza FEA umożliwia branżom zlokalizowanie obszarów, w których produkty mogą ulec awarii przed upływem ich oczekiwanego okresu użytkowania.

Kroki tworzenia plastikowego prototypu

Krok 1: Określenie celów i wymagań

Właściwy cel jest istotnym elementem projektowania inżynieryjnego. Tworząc plastikowe prototypy, inżynierowie muszą zacząć od zdefiniowania swojego celu. Cel może być powiązany z wymaganiami prototypu. Cel wywodzi się z problemu, który prototyp musi rozwiązać. Możliwości testowania prototypów zależą w dużej mierze od tego, jak dobrze ich właściwości mechaniczne są zgodne z tymi oczekiwanymi w końcowym produkcie. Głównym celem wizualnych prototypów demonstracyjnych jest osiągnięcie wysokiej jakości powierzchni i precyzyjnych szczegółów komponentów. Prototypy z opiniami użytkowników wymagają poprawy ergonomii i wyglądu - efektywny projekt wynika z początkowego określenia głównego celu.

Ograniczenia finansowe projektu określają, jakie materiały zostaną użyte, techniki produkcji i wydatki na sprzęt. Wybór między drukiem 3D a obróbką CNC zależy od wymagań dotyczących ilości prototypów, ale formowanie wtryskowe stało się niezbędne do produkcji na dużą skalę. Wybór niedrogich metod produkcji, które nie wpływają na jakość produktu, prowadzi do zrównoważenia ekonomicznego. Poniżej przedstawiono równanie służące do określenia całkowitego kosztu stworzenia prototypu.

C_całkowity=C_m+C_p+C_pp

C_całkowity to całkowity koszt, C_m to koszt surowców, C_p jest kosztem przetwarzania, a C_pp to koszt przetwarzania końcowego.

Oś czasu zaprojektowana z myślą o realizmie pomaga utrzymać postęp projektu. Projekt musi definiować ograniczenia czasowe dla wszystkich faz rozwoju, od projektowania przez produkcję po testowanie. Cały harmonogram produkcji zależy od czasu potrzebnego na pozyskanie materiałów, operacje obróbki skrawaniem i działania związane z obróbką końcową. Całkowity czas realizacji projektu wynosi:

T_całkowity=T_d+T_m+T_t

T_całkowity to czas projektowania, T_m to czas produkcji, a T_t to czas testowania. 

Krok 2: Projektowanie i modelowanie 3D

Poziom precyzji modelu 3D ustanawia wszystkie krytyczne standardy jakości potrzebne do produkcji udanych prototypów z tworzyw sztucznych. Oprogramowanie Computer-Aid Design (CAD) umożliwia inżynierom tworzenie ulepszonych prototypów przy użyciu narzędzi aplikacji. Projekt, który został poddany odpowiedniej optymalizacji, umożliwia wydajne wytwarzanie produktów, zapewniając jednocześnie wyjątkową wydajność w rozsądnej cenie.

Wybór odpowiedniego oprogramowania CAD

Dobra produkcja prototypów zależy od zaawansowanych programów CAD, które umożliwiają inżynierom projektowanie precyzyjnych modeli 3D.

SolidWorks zapewnia swoim użytkownikom duże możliwości modelowania parametrycznego dla projektów mechanicznych i przemysłowych, ale Fusion 360 najlepiej sprawdza się w przypadku modeli powierzchniowych wymagających współpracy w chmurze. Oprogramowanie to oferuje najlepsze możliwości kreślenia 2D i prostego modelowania 3D. Oba programy, CATIA i NX, obsługują precyzyjne aplikacje przemysłowe i motoryzacyjne ze względu na ich potężne możliwości. Korzystanie z modelowania opartego na cechach w projektowaniu umożliwia programistom ustalanie ograniczeń geometrycznych, ustawianie tolerancji i definiowanie intencji projektowych, tworząc w ten sposób solidne i możliwe do wyprodukowania plastikowe prototypy.

Optymalizacja pod kątem możliwości produkcyjnych

Stworzenie prototypu z tworzywa sztucznego zmniejsza problemy produkcyjne i koszty produkcji. Głównym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania, jest redukcja niepodpartych struktur i zwisów. Każdy kąt zwisu przekraczający 45 stopni w częściach drukowanych w 3D wymaga konstrukcji wsporczych, które powodują zwiększone straty materiału i wydłużają czas procedury po wydrukowaniu. Dopuszczalny limit kątów zwisu osiąga maksimum przy:

θ_maks≈45°

Kąty samonośne lub zaokrąglenia projektowe powinny być zintegrowane, gdy zwisy stają się nieuniknione, aby zminimalizować potrzebę wsparcia. Prawidłowe sprawdzenie grubości ścianki nabiera fundamentalnego znaczenia, ponieważ ścianki o niskiej jakości ostatecznie wypaczają się lub pękają pod wpływem naprężeń. Podczas procesów produkcyjnych należy zachować minimalne wymagania dotyczące specyfikacji obwodu materiału.

Osiągnięcie zrównoważonego chłodzenia i niższego poziomu naprężeń staje się możliwe dzięki zachowaniu jednolitej grubości ścianek. Należy prawidłowo wykorzystać wzmocnienia żebrowe, aby przeciwdziałać osłabieniu cienkich przekrojów bez generowania niepotrzebnego ciężaru materiału. Tworzenie ostrych narożników wewnętrznych prowadzi do miejscowego wzrostu naprężeń, zwiększając ryzyko uszkodzenia materiału. Zaokrąglenia pozwalają na rozłożenie naprężeń w całym materiale. Obliczenie współczynnika koncentracji naprężeń (SCF) wygląda następująco:

K_t​=1+2(r/d)

Mieszkańcy wymagają, aby ten promień zaokrąglenia wynosił r, a grubość przekroju wynosiła d. Zalecany minimalny promień zaokrąglenia dla części formowanych wtryskowo wynosi 0,5× grubość ścianki, aby poprawić trwałość komponentu przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka awarii.

Zapewnienie wytrzymałości, estetyki i funkcjonalności

Inżynierowie zaangażowani w produkcję prototypów z tworzyw sztucznych powinni ustanowić metody integralności strukturalnej, jednocześnie budując estetykę i możliwości testowania funkcjonalnego. Analiza elementów skończonych (MES) pozwala na symulację podstawowych sił, umożliwiając badaczom ocenę rozkładu naprężeń Von Misesa w całym systemie.

σ_v=√[(σ₁-σ₂)²+(σ₂-σ₃)²+(σ₃-σ₁)²]/2

Gdzie σ₁, σ₂oraz σ₃ są naprężeniami głównymi. Materiał ulega zniszczeniu tylko wtedy, gdy naprężenie pozostaje poniżej granicy plastyczności (σ_yield).

Tekstury powierzchni stosowane do części zmniejszają niedoskonałości elementów formowanych wtryskowo, a wraz z wykończeniami materii rozwiązują problemy związane z odblaskami i smugami odcisków palców. Wizualne prototypy wymagają obróbki wykańczającej, w tym powlekania lub polerowania, aby osiągnąć zaawansowaną jakość.

Krok 3: Wybór metody prototypowania

Istnieje wiele technik pozwalających dopasować szybkość, dokładność i opłacalność procesów prototypowania z tworzyw sztucznych. Metody druku trójwymiarowego FDM SLA i SLS zapewniają techniki produkcyjne do tworzenia części z tworzyw sztucznych.

Techniki te umożliwiają tworzenie złożonych kształtów przy jednoczesnym przyspieszeniu cykli rozwojowych. To szybkie i niedrogie rozwiązanie doskonale sprawdza się przy produkcji kilku elementów jednocześnie. Obróbka CNC jest główną metodą produkcji prototypów o wysokiej precyzji, ponieważ zapewnia doskonałą trwałość i precyzję z możliwością powtarzalności, co czyni ją idealną do testów funkcjonalnych i walidacji mechanicznej.

Firmy, w tym First Mold, korzystają z szybkiego wtrysku narzędzi jako formy produkcji prototypów z tworzyw sztucznych. Technologia ta usprawnia opracowywanie wysokiej jakości produktów masowych. Organizacje cieszą się konkurencyjnymi korzyściami cenowymi dla wymagań produkcyjnych. W przypadku produkcji małych partii, proces odlewania próżniowego generuje znakomite wyniki, ponieważ powiela specyfikacje formowania wtryskowego, oferując jednocześnie różne elastyczne opcje materiałowe.

Krok 4: Wybór materiału

Wybór odpowiednich tworzyw sztucznych decyduje o sukcesie w uzyskaniu wymaganych cech mechanicznych, zachowania termicznego i walorów estetycznych prototypów z tworzyw sztucznych. Elektronika użytkowa i części samochodowe wykorzystują akrylonitryl-butadien-styren (ABS) jako materiał z wyboru, ponieważ oferuje on wyjątkową wytrzymałość i odporność na uderzenia.

Krok 5: DIY vs. Outsourcing

Wybór, czy produkować prototyp z tworzywa sztucznego w ramach linii produkcyjnej organizacji, czy zlecić to innym producentom, zależy od wielu czynników. Podczas gdy Fastmold angażuje się w produkcję tych produktów, niektóre z różnych części są zlecane na zewnątrz. Inżynier musi ocenić czynniki związane z produkcją, w tym dostępność materiałów, czas produkcji i pilność produktu.

Na przykład, mając dobrze zdefiniowaną linię produkcyjną i maszyny, First Mold rozważa głównie DIY, a nie outsourcing. Początkowe etapy rozwoju i szybkie modyfikacje projektu wykazują najlepszą wydajność dla metody prototypowania DIY. Do prototypowania wewnątrz organizacji można wykorzystać dostępne drukarki 3D lub maszyny CNC, co zapewnia lepszą kontrolę i szybsze rezultaty przy podobnym poziomie budżetu. Techniki DIY wykazują słabości w produkcji komponentów o wysokiej precyzji, wąskich tolerancjach i zaawansowanej wydajności materiałowej.

Profesjonalni producenci powinni być wybierani do produkcji prototypów z tworzyw sztucznych, które wymagają wysokiej dokładności, złożonych cech geometrycznych i jakości na poziomie producenta. Wyspecjalizowani dostawcy przewyższają sprzęt wewnętrzny, zapewniając precyzyjną obróbkę CNC, formowanie wtryskowe i możliwości druku 3D klasy przemysłowej. Producenci-eksperci umożliwiają klientom dostęp do wielu materiałów wraz z różnorodnymi opcjami wykończenia i metodami obróbki końcowej poprzez outsourcing. Proces planowania outsourcingu wymaga uwagi, ponieważ różni dostawcy mają różne czasy realizacji i struktury kosztów.

Pozyskiwanie dostawców do outsourcingu wymaga oceny skoncentrowanej na elementach cenowych, ramach czasowych budowy i zdolnościach produkcyjnych oraz opiniach konsumentów. Sprawdź, czy producent działa zgodnie ze standardami branżowymi, oferując jednocześnie spójne dostawy w określonych ramach czasowych.

Krok 6: Testowanie i iteracja

Produkcja prototypów z tworzyw sztucznych osiąga kluczowy punkt podczas testowania. Testy wykazują, czy projekt spełnia wymagania funkcjonalne. Testy zapewniają również, że produkt spełnia wymagania mechaniczne i standardy estetyczne. Ocena kluczowych elementów poprzez testy funkcjonalne wykorzystuje symulacje, które odtwarzają rzeczywiste warunki w celu wykrycia słabych punktów przed wydaniem produktu. Inżynierowie stosują analizę elementów skończonych (MES), aby przewidzieć, w jaki sposób rozłożą się naprężenia i jak obiekty będą się odkształcać w swoich strukturach. Testy fizyczne umożliwiają producentom sprawdzenie integralności produktu poprzez testy upadku, badania nośności i oceny odporności wybranych materiałów na naprężenia termiczne.

Opinie klientów na temat funkcji produktu mają fundamentalne znaczenie dla opracowania lepszego prototypu. Testy laboratoryjne z udziałem użytkowników końcowych, inżynierów i interesariuszy wykazują cenną zdolność do identyfikowania kwestii związanych z systemem, które wpływają na użyteczność, jednocześnie wykrywając przyjazne dla użytkownika zmiany w wyglądzie fizycznym. Testy elementów mobilnych powinny dotyczyć wydajności funkcjonalnej, łatwości montażu i percepcji dotykowej, aby spełnić wymagania produktu. Prototyp korzysta z wielu ulepszeń wydajności poprzez bezpośredni wkład z rzeczywistych aplikacji, co skutkuje zwiększoną użytecznością wśród użytkowników końcowych.

Pierwszy etap strategii ulepszania projektu obejmuje zbieranie danych z otrzymanych informacji zwrotnych. Inżynierowie modyfikują model CAD przed wygenerowaniem nowej wersji, zmieniając tolerancje, poprawiając geometrię i wdrażając modyfikacje projektu. Iteracyjne udoskonalanie produktu zapewnia, że producenci spełniają wymagane właściwości. Proces ten eliminuje możliwe błędy w spełnianiu wymagań klientów.

Oszczędność kosztów w prototypowaniu tworzyw sztucznych

Opłacalne materiały powinny być wybierane w pierwszej kolejności jako podejście do redukcji kosztów prototypów z tworzyw sztucznych przy jednoczesnym dostosowaniu do celów prototypu. Modele koncepcyjne pozostają przyjazne dla budżetu na początkowych etapach projektowania dzięki zastosowaniu materiałów PLA i ABS, ponieważ zapewniają one doskonałą wydajność przy niższych kosztach. Przy wyborze funkcjonalnych materiałów prototypowych kluczowe znaczenie ma wybór materiałów, które wykazują zarówno właściwości wytrzymałościowe, jak i minimalne koszty i czynniki trwałości.

Eksperci wykorzystują pisemne techniki optymalizacji projektu w celu zmniejszenia ilości materiałów podczas produkcji i przyspieszenia operacji obróbki, obniżając w ten sposób koszty produkcji. Inżynierowie realizują te cele poprzez uproszczenie elementów nośnych, ujednolicenie wymiarów ścianek i wyeliminowanie każdego elementu sprzętowego.

Aby zminimalizować wydatki, wybór odpowiednich technologii prototypowania musi odpowiadać ilości produkcji i poziomowi złożoności projektu. Niskonakładowe projekty techniczne korzystają z druku 3D, a złożona produkcja o wysokiej precyzji wykorzystuje obróbkę CNC. Kiedy produkcja przemysłowa zleca wykonanie prototypów producentom tworzyw sztucznych, otrzymuje specjalistyczną wiedzę po obniżonych cenach hurtowych dzięki dostępowi do zaawansowanego sprzętu produkcyjnego. Dostawców należy oceniać pod kątem tych czynników, aby uzyskać najlepsze rozwiązania, łączące opłacalność z doskonałą jakością i szybką dostawą.

Studia przypadków i narzędzia

Korzystanie z technik prototypowania tworzyw sztucznych znacznie oszczędza produkcję przemysłową zgodnie z praktycznymi zastosowaniami przemysłowymi. Koszty produkcji startupu zajmującego się elektroniką użytkową spadły o 40% dzięki wykorzystaniu plastikowych prototypów drukowanych w 3D we wczesnej fazie testowania. Dzięki iteracjom druku FDM i SLA, firma wykryła problematyczne wady projektowe, zapobiegając kosztownym narzędziom do formowania wtryskowego. Wczesne wdrożenie tego podejścia pozwoliło zaoszczędzić koszty produkcji i uniknąć niepotrzebnych wydatków na narzędzia i przeróbki, upraszczając gotowość do masowej produkcji.

SolidWorks i Fusion 360, wraz z ANSYS, zwiększają wydajność dzięki swojej roli w symulacjach modelowania CAD i analizie strukturalnej. Dzięki tym narzędziom możliwa jest optymalizacja materiałowa i testowanie wytrzymałościowe projektów w okresie produkcyjnym przed rozpoczęciem fizycznej produkcji. Oprogramowanie do szacowania kosztów produkcji pomaga inżynierom w porównywaniu kosztów produktów między materiałami i metodami produkcji u dostawców w celu znalezienia najbardziej ekonomicznego rozwiązania do prototypowania.

Wnioski

Przed przystąpieniem do masowej produkcji firmy muszą zaprojektować prototypy z tworzyw sztucznych, które potwierdzą funkcjonalność i projekt produktu poprzez testowanie, jednocześnie zwiększając wydajność procesu produkcyjnego. Firmy osiągają swoje wymagania dotyczące prototypów, definiując cele, wybierając odpowiednie materiały i stosując odpowiednie metody produkcji tworzyw sztucznych do tworzenia prototypów.

Powtarzające się cykle testowania i ulepszania mogą poprawić wydajność produktu i efektywność kosztową. Odpowiednie prototypowanie metod z tworzyw sztucznych przy użyciu zasobów wewnętrznych lub zewnętrznych producentów pomaga przyspieszyć tempo innowacji i zmniejszyć ryzyko w celu płynnego przejścia od pomysłów do masowej produkcji.