Gängige Prototyping-Verfahren für das industrielle Produktdesign

Produkte, die gerade erst entworfen wurden, können in der Regel nicht perfekt sein, sondern sind möglicherweise sogar unbrauchbar. Wenn es im direkten Produktionsprozess Mängel gibt, werden sie alle verschrottet, was zu einer erheblichen Verschwendung von Arbeitskräften, Ressourcen und Zeit führt.

Ganz gleich, ob Sie ein elegantes Produktdesign entwerfen oder die Funktionalität eines Produkts testen möchten, das Verständnis der verschiedenen Techniken zur Erstellung von Prototypen kann den entscheidenden Unterschied ausmachen. Tauchen Sie ein in die Welt des Prototyping und entdecken Sie die Methoden, die die Innovation prägen.

Gängige Methoden der Prototypenherstellung: Ein detaillierter Leitfaden

Das Prototyping ist ein entscheidender Schritt in der Produktentwicklung, der die Lücke zwischen dem konzeptionellen Design und der endgültigen Produktion schließt. Zur Herstellung von Prototypen werden verschiedene Methoden eingesetzt, die jeweils auf unterschiedliche Bedürfnisse, Materialien und Designkomplexitäten zugeschnitten sind. Zu den gängigen Verfahren zur Herstellung von Prototypen gehört der 3D-Druck für eine komplizierte und schnelle Produktion, CNC-Bearbeitung für präzise und haltbare Modelle und Spritzgießen für Skalierbarkeit.

Prototypen sind oft notwendig, wenn Produkte von Grund auf entwickelt oder entworfen werden. Bei der Herstellung von Formen sind oft ein oder mehrere funktionelle Prototypen erforderlich, die auf der Grundlage von Produktzeichnungen oder Konstruktionsplänen geformt werden, um das Aussehen oder die strukturelle Zweckmäßigkeit zu prüfen.

Das Prototyping dient dazu, die Machbarkeit eines Produkts zu testen, ohne seine Form zu öffnen. Beim Prototyping werden in der Regel kleine Stückzahlen von Mustern mit minimalem Personal- und Ressourcenverlust während des Produktionszyklus hergestellt, um Fehler im Produktdesign schnell zu erkennen und Verbesserungen vorzunehmen, die ausreichende Beweise für die Fertigstellung des Designs und die Massenproduktion liefern.

Für die Erstellung von Prototypen gibt es verschiedene Methoden, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile aufweisen.

1. Schlammschnitzen

Die manuelle Formgebung eines dreidimensionalen Produkts aus Ton wird als Tonplastik bezeichnet. In den Anfängen der industriellen Fertigung, als es noch keine automatisierten Maschinen gab, wurden alle Prototypen in Handarbeit aus Ton geformt.

Das für die Tonplastik verwendete Material ist harte Knetmasse, die im Allgemeinen von Hand geschnitzt wird. Der Bildhauer stapelt und schnitzt die Knetmasse auf der Grundlage des Designkonzepts des Produkts oder anhand von Designbildern und erhält schließlich ein Knetmodell, das das Aussehen des Produkts wiedergibt.

Um ein qualitativ hochwertiges Modell zu erhalten, sind die Anforderungen an das ästhetische Empfinden und die künstlerische Note des Bildhauers relativ hoch, so dass die Kosten relativ hoch sind.

2. CNC-Feinschnitzmaschine Verarbeitung

Die CNC-Graviermaschinenbearbeitung ist ein relativ traditionelles Herstellungsverfahren für Prototypen, das sich gut für die Feinbearbeitung mit kleinen Schneidwerkzeugen eignet und die Fähigkeit zum Fräsen, Schleifen, Bohren und Hochgeschwindigkeitsgewindeschneiden besitzt. Es ist weit verbreitet in vielen Bereichen wie der 3C-Industrie, Formenbau, medizinische Industrie, etc.

Der Prototyp, der von CNC-Bearbeitung von Magnesium Die Werkzeugbearbeitungstechnologie kann die in den Zeichnungen enthaltenen Informationen genau wiedergeben, und die Oberflächenqualität der Prototypformverfahren ist hoch, insbesondere nach Abschluss der Oberflächenbeschichtung und des Siebdrucks. Es ist sogar strahlender als das Produkt, das nach dem Öffnen der Form hergestellt wird.

Die CNC-Bearbeitung eignet sich für Produkte mit hohen Anforderungen an die Materialzähigkeit, große Produkte und hohe Präzision. Zu den geeigneten Materialien gehören Plexiglas, Harz, Holz, Metall (einschließlich Kupfer, Aluminium und weicher Stahl mit einer Härte von weniger als HRC40).

Die meisten CNC-Bearbeitung von Prototypen Bei den für die Herstellung von Prototypen verwendeten Maschinen handelt es sich um 3-Achsen-Maschinen. Einige komplexe Strukturteile müssen separat bearbeitet und dann manuell zusammengefügt werden, da eine 3-Achsen-Maschine nur eine Fläche auf einmal bearbeiten kann.

3. 3D-Druck

Der 3D-Druck erfolgt in der Regel mit Hilfe digitaler Technologie, die Prototypen mit Hilfe von Materialdruckern formt. Er wird häufig im Formenbau, im Industriedesign und in anderen Bereichen eingesetzt, um Modelle zu erstellen, und nach und nach auch für die direkte Herstellung einiger Produkte verwendet. Es gibt bereits Teile, die mit dieser Technologie gedruckt werden. Diese Technologie wird in den Bereichen Schmuck, Schuhe, Industriedesign, Architektur, Ingenieur- und Bauwesen (AEC), Automobilbau, Luft- und Raumfahrt, Dental- und Medizintechnik, Bildung, geografische Informationssysteme, Bauwesen, Schusswaffen und anderen Bereichen eingesetzt.

Es gibt viele verschiedene Technologien für 3D-Druckdie sich in der Art und Weise unterscheiden, wie sie verfügbare Materialien verwenden und Teile durch den Aufbau in verschiedenen Schichten herstellen.

Zu den gebräuchlichen Materialien für den 3D-Druck gehören Harze, Nylon-Glasfaser, haltbare Nylonmaterialien, rostfreier Stahl, Aluminiummaterialien, Titanlegierungen, Versilberung, Vergoldung, Gipsmaterialien, Gummimaterialien und so weiter.

Der 3D-Druck ist ein kostengünstiges (hohe Materialausnutzung), schnelles und einfaches Verfahren zur Herstellung von Prototypen mit hoher Präzision und kann unabhängig von der Komplexität der Produktstruktur eingesetzt werden. Diese Formgebungsmethode ist die beliebteste und stellt eher eine wichtige Ergänzung als einen Ersatz für traditionelle Verarbeitungsmethoden dar.

4. Formen von Silikonmischungen

Das Silikonformverfahren bezieht sich auf den Prozess des Entschäumens, Mischens, Vorwärmens und Formens der Gießmasse unter Vakuumbedingungen, gefolgt von einem sekundären Aushärtungsprozess für 2-3 Stunden in einem Thermostat bei 60°C-80°C.

Die Nachahmung durch Silikonform kann die Stärke und Härte von ABS und anderen Materialien erreichen. Mit einer Silikonform können mehr als 20 identische Produkte hergestellt werden. Dies reduziert die Entwicklungskosten, den Zyklus und das Risiko des Produkts erheblich.

Das Formen von Silikonkautschuk kann sich ideal für Prototypen eignen, mit denen komplex strukturierte Muster mit gleichmäßiger Wandstärke hergestellt werden, die bestimmte funktionale und optische Kriterien erfüllen, und zwar zu geringeren Kosten und in kürzeren Zyklen als beim Gießen. Eisenformen. Das Abformen von Silikonkautschuk sollte daher in Betracht gezogen werden, wenn es um die Herstellung von Kleinserienmustern geht, die bestimmte funktionale und optische Anforderungen erfüllen.

Die Silikonformung ermöglicht es den Herstellern, Materialien wie ABS, PC, PP, Weichgummi, PMMA, Nylon und PVC und viele andere zu produzieren.

Nachteile von Silikonformen: Da Silikonformen keine Beständigkeit gegen Säuren oder Laugen, Alterung oder ungleichmäßige Abnutzung bieten, ist ihre Lebensdauer eher kurz. Da es sich um weiche Formen mit einem Toleranzbereich von 0,1-0,2 mm handelt, entstehen auf ihren Oberflächen häufig Flecken, Schlieren oder Unebenheiten; folglich erreicht ihre Genauigkeit bei der Produktentwicklung keine hohen Standards.