So erstellen Sie einen plastischen Prototypen

In der heutigen schnelllebigen Fertigungsumgebung ist plastisches Prototyping ein wesentlicher Schritt, um Ideen in greifbare, prüfbare Produkte zu verwandeln. Vor der Verpflichtung zur Produktion in vollem Maßstab stützen sich Unternehmen auf Prototypen, um die Entwurfsabsichten zu validieren, die Funktionalität zu bewerten und das Risiko kostspieliger Fehler in späteren Produktionsphasen zu minimieren. In vielen Fällen dient ein gut ausgeführter plastischer Prototyp als kritische Brücke zwischen einem Konzept und einem kommerziell lebensfähigen Produkt.

Wie erstellen Sie also einen plastischen Prototyp? Es enthält eine Mischung aus intelligenten Designentscheidungen, den richtigen Materialien und geeignetenFertigungsmethoden- Alle werden in diesem Artikel Schritt für Schritt aufbrechen.

Was ist plastisches Prototyping?

Kunststoffprototyping ist der Prozess der Erstellung früherer physikalischer Modelle oder Proben eines Produkts unter Verwendung von Kunststoffmaterialien. Diese Prototypen helfen den Herstellern dabei, die Form, Anpassung, Funktion und Ästhetik eines Produkts vor der vollständigen Produktion zu testen und zu verfeinern. Dieser Prozess ermöglicht es dem Engineering-Team, Designkonzepte zu validieren, potenzielle Probleme zu identifizieren, Benutzerfeedback zu sammeln und sicherzustellen, dass das Produkt hergestellt und an den Marktanforderungen ausgerichtet ist.

Abhängig von der Reife des Designs kann ein Prototyp wie das Endprodukt aussehen, wie sie wie das Endprodukt aussehen, oder ähneln genau. "" Aussehen ähnlich "und" arbeitend "sind jedoch nicht die einzigen Möglichkeiten, Prototypen zu kategorisieren. Im Folgenden finden Sie zusätzliche gemeinsame Begriffe, die zur Klassifizierung verwendet werden:

• Visueller/taktiler Prototyp:Eine vorläufige Version, mit der grundlegende Funktionen wie Größe und Form eines Produkts angezeigt werden, ohne die Funktionalität oder ein detailliertes Erscheinungsbild. Der FDM- oder SLA-3D-Druck wird üblicherweise verwendet, um diese Prototypen schnell und kostengünstig zu produzieren.
• Funktioneller Prototyp:Es wird auch als funktionierender Prototyp bezeichnet und enthält wichtige Merkmale und Materialien, um Kernfunktionen des Endprodukts zu replizieren. Es ermöglicht das Testen von Anpassung, mechanischer Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Für besondere Anforderungen wie Lebensmittelsicherheit, Klarheit oder Druckfestigkeit sind häufig Methoden wie Bearbeitung oder Guss erforderlich.
• Hochauflösender Prototyp:Eine nahezu endgültige Version, die dem Endprodukt in Aussehen, Funktion und Finish stark ähnelt. Es ist ideal für Präsentationen der Stakeholder, Benutzertests, Marketing oder Genehmigung vor der Produktion. Hochdetaillierte Techniken wie SLA, Polyjet oder Vakuumguss werden häufig verwendet.

Wenn diese Prototypen raffinierter werden, durchlaufen sie mehrere Testphasen, um die Produktionsbereitschaft zu gewährleisten. Diese Testphasen sind wichtig, um die Integrität, Leistung und Herstellung von Designs zu validieren.

Es gibt allgemein drei Arten von Testtests:

• Technische Validierungstests (EVT)wird typischerweise in der frühen Phase des Prototyps durchgeführt und überprüft, ob die Kernfunktionen des Produkts wie beabsichtigt funktionieren. Diese Phase konzentriert sich auf die Identifizierung grundlegender Designfehler und potenziellen Themen und bietet wertvolles Feedback für weitere Entwurfsverbesserungen.
• Entwurfsvalidierungstest (DVT)wird normalerweise nach anfänglicher Entwurfsvalidierung und Optimierung durchgeführt. Es überprüft nicht nur die Funktionalität des Produkts, sondern testet auch ihre Benutzerfreundlichkeit, Zuverlässigkeit, Einhaltung von Vorschriften und Standards sowie andere Aspekte.
• Produktion Validierungstest (PVT)wird durchgeführt, wenn das Produktdesign nahezu fertig ist und sich der Massenproduktion nähert. Es ist ein entscheidender Übergang von den Pilotläufen zu einer vollständigen Fertigung. PVT konzentriert sich auf die Validierung der Produktionsleitung, die Herstellungsprozesse und die Gerätekalibrierung. Es umfasst Produktionstests, Erstartikelinspektion (FAI) und Bestätigung, dass das Produkt im Maßstab mit konstantem Qualität erstellt werden kann.

Häufige Methoden für plastische Prototypen

Im Produktentwicklungszyklus-von der frühen Konzeptvalidierung bis hin zu Vorproduktionstests-werden unterschiedliche Techniken eingesetzt, um verschiedene Ziele zu erreichen. Einige Methoden priorisieren die schnelle Iteration, während andere die Qualität und Leistung des Endprodukts nachbilden möchten. Beim plastischen Prototyping sind vier weit verbreitete Herstellungsmethoden für ihre einzigartigen Vorteile und Vielseitigkeit hervorgegangen.

3D -Druck

Der 3D-Druck oder die additive Herstellung ist ein Dachbegriff, der eine Vielzahl von Techniken umfasst, die dreidimensionale Objekte durch Hinzufügen von Materialschicht für Schicht aus einem digitalen Modell aufbauen. Diese Techniken unterstützen schnelle Prototypen und mehrere Iterationen und können komplexe Geometrien produzieren, ohne dass Formen oder benutzerdefinierte Werkzeuge erforderlich sind. Im Folgenden finden Sie drei der beliebtesten Methoden zur Herstellung von Kunststoffprototypen:

• Ablagerungsmodellierung (FDM):Eine kostengünstige 3D-Druckmethode, die für Konzeptmodelle im Frühstadium und einfache funktionelle Prototypen häufig verwendet wird. Es extrudiert thermoplastische Filamente wie PLA, ABS oder PETG durch eine erhitzte Düse, die die Materialschicht für Schicht abhebt. FDM -Teile können jedoch sichtbare Schichtlinien und eine verringerte strukturelle Integrität aufweisen.

• Stereolithographie (SLA):Verwendet einen UV -Laser, um flüssiges Harz in einer Mehrwertsteuer zu heilen und Teile mit hoher Präzision und ausgezeichneter Oberflächenfinish zu erzeugen. Dies macht es zu einer Top-Wahl für visuelle Modelle, hochauflösende Prototypen und Teile der Präsentation. SLA ist jedoch aufgrund von Spezialharzen und -ausrüstung im Allgemeinen teurer, und seine gedruckten Teile sind in der Regel spröde als Thermoplastik. Nach der Härte ist häufig erforderlich, um die volle mechanische Festigkeit zu erreichen.

• Selektives Lasersintern (SLS):Verwendet einen leistungsstarken Laser, um pulverförmige Plastik wie Nylon oder TPU in feste Schichten zu verschmelzen und dauerhafte und funktionelle Prototypen zu erzeugen. Da das nicht zusinterierte Pulver das Teil während des Druckens umgibt, sind keine Stützstrukturen erforderlich, was SLS für komplexe Geometrien, interne Kanäle und geschlossene Merkmale gut geeignet ist. Druckteile haben jedoch häufig ein leicht körniges Oberflächenfinish und benötigen möglicherweise eine Nachbearbeitung für ein reibungsloseres Erscheinungsbild.

Vakuumguss

Das Vakuumguss, auch als Urethanguss bekannt, ist eine Produktionsmethode mit niedrigem Volumen mit Der Prozess beginnt mit einem hochwertigen 3D-gedruckten Mastermodell, mit dem eine flexible Silikonform erzeugt wird, die komplexe Geometrien und subtile Oberflächenmerkmale replizieren kann.

Diese Technik wird typischerweise in späteren Prototyping -Phasen verwendet, wenn das Design ausgereift ist und eine kleine Menge konsistenter Prototypen erforderlich ist. Es ist besonders gut geeignet, um funktionelle Prototypen, Präsentationsmodelle und fit-prüfende Komponenten wie Gehäuse, Gehäuse oder Abdeckungen zu erstellen.

Insbesondere ist das Vakuumguss eine kostengünstige Lösung für die Herstellung von 10 bis 100 Einheiten für technische Validierungstests. Wenn mehrere identische Teile erforderlich sind, liefert es häufig niedrigere Kosten pro Einheit als 3D-Druck-insbesondere für die kurzfristige Replikation. Darüber hinaus sind Silikonformen günstiger als Metallformen, haben jedoch eine begrenzte Lebensdauer, wobei typischerweise 20 bis 25 Teile pro Form produziert werden.

CNC -Bearbeitung

CNC -MaschinenplastikVerwendet computergesteuerte Werkzeugmaschinen, um Material aus einem festen Block zu entfernen. Dieser Prozess unterstützt enge Toleranzen und bietet eine hervorragende Wiederholbarkeit, um die Erstellung komplexer Geometrien zu ermöglichen - einschließlich feiner Fäden, Unterschnitte und anderer komplizierter Merkmale.

Die CNC-Bearbeitung wird häufig für funktionelle Prototypen mit mittlerer bis latem Stadium verwendet, die eine hohe Genauigkeit und Stärke erfordern. Es bietet einheitliche Materialeigenschaften für zuverlässige Anpassungs-, Form- und Funktionstests - im Gegensatz zu 3D -Druck, der unter den Schwächen in den Zwischenschichten leiden kann. Der Prozess ermöglicht auch die Verwendung verschiedener Materialien und bietet Ihnen die Flexibilität, die beste Option für Ihre spezifischen Anforderungen auszuwählen. Zu den verfügbaren Dienstleistungen gehören Mahlen, Drehen und Ausrüstungshobbing.

Injektionsformung

Injektionsformteile sind normalerweise nicht die erste Wahl für Prototypen, da es lange dauert und mehr kostet. Chiggo kann jedoch schnell und kostengünstig Stahlformen für PVT produzieren-die endgültige Teststufe vor der Produktion-mit T1-Proben (die ersten Teile, die aus dem Produktionstool produziert werden) in nur 10 Tagen erhältlich.

Bei der Herstellung von 100 oder mehr Kunststoffprototypen können Schnellverkehrsmethoden mit Aluminium oder 3D-gedruckten Formen mit einer Standardform-Basis sowohl Zeit als auch Kosten reduzieren, ohne die Qualität zu beeinträchtigen, obwohl sie normalerweise eine geringere Präzision bieten und nicht so haltbar sind wie Stahlformen.

Gemeinsame Materialien für einen plastischen Prototyp

Insgesamt unterstützen die vier Kunststoff -Prototyping -Methoden eine Vielzahl von Kunststoffharzmaterialien. Wie die folgende Tabelle zeigt, gibt es jedoch Unterschiede in den Unterstützung jeder Methode. 

Denken Sie daran, dass::

1. Vakuumgusswerte spiegeln die Machbarkeit analogen PU -Harze wider, nicht die direkte Gießen des Basispolymers.

2. Die 3D -Druckwerte basieren auf dem ausgereiftsten und kostengünstigsten Additivprozess für jedes Material:

• FDM/FFF:Geeignet für ABS, PLA, PETG, TPU (niedrige bis mittlere Temperaturkunststoffe). Es kämpft mit hohem Schrumpfen pp/pe. Hochtemperaturmaschinen können ein Blick drucken, erfordern jedoch eine strenge Prozessregelung.
• SLS/MJF:Nylon PA11/PA12 und ihre Verbundwerkstoffe sind ausgezeichnet; Dediziertes PP -Pulver ist fair; PE, PVC, TPU bleiben Nische oder experimentell.
• SLA/DLP:Druckt Acryl wie, ABS wie Photopolymere mit ausgezeichneter Klarheit und Oberflächenfinish, aber mechanische Eigenschaften bleiben hinter den nativen Kunststoffen zurück; Nicht geeignet für halbkristalline technische Kunststoffe wie POM oder Peek.

3. Das gleiche Material kann je nach Methode unterschiedlich funktionieren. Beispielsweise kann ein von CNC hergestellter ABS-Teil nicht mit der Stärke oder dem Finish einer inspritzgeformten Strukturunterschiede übereinstimmen.

4. Richten Sie immer Ihre Materialauswahl und Herstellungsmethode mit Ihren aktuellen Testphasen- und Leistungszielen aus.

Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Erstellung eines plastischen Prototyps

Als nächstes erklären wir Schritt für Schritt, wie Sie einen plastischen Prototyp erstellen und die wichtigsten Überlegungen unter dem Weg unterstreichen.

Schritt 1: Klären Sie, welcher Prototyptyp Sie benötigen

Bevor Sie in den technischen Prozess eingehen, ist es wichtig, den Zweck und die beabsichtigte Verwendung Ihres Prototyps zu identifizieren. Die Anwendung bestimmt, welcher Prototyptyp am besten geeignet ist:

• Wenn Sie sich in der frühen Ideenphase befinden und die Form, Größe oder Ergonomie eines Produkts untersuchen oder darstellen müssen - ohne sich um Funktionen Sorgen zu machen - ist ein Konzeptmodell angemessen.
• Wenn das Ziel darin besteht, das mechanische Verhalten zu testen, die Teilinteraktion zu bewerten oder die Benutzererfahrung zu simulieren, ist ein funktionaler Prototyp die richtige Wahl.
• Für die visuelle Validierung, die Präsentationen von Stakeholdern oder Marketingmaterialien bietet ein hochauflösender Prototyp das raffinierte Erscheinungsbild und die Genauigkeit, die benötigt wird.
• Wenn Sie sich auf die Massenproduktion vorbereiten und Materialien, Herstellbarkeit oder Einhaltung der Branchenstandards überprüfen müssen, hilft ein Prototyp auf Produktionsebene, die Bereitschaft sicherzustellen.

Schritt 2: Bereiten Sie ein CAD -Modell vor

Sobald Sie den benötigten Prototyp geklärt haben, besteht der zweite Schritt darin, ein CAD-Modell (computergestütztes Design) zu erstellen, das als digitaler Blaupause für Ihren Prototyp dient. Das CAD -Modell definiert die Geometrie, Abmessungen und Montage -Schnittstellen des Teils. Eine klare und gut vorbereitete CAD-Datei kann die Mehrdeutigkeit verringern, Produktionsfehler minimieren und den Prototyping-Prozess beschleunigen.

Um die Herstellbarkeit zu gewährleisten, können Sie die folgenden Punkte befolgen:

• Definieren Sie kritische Dimensionen und Toleranzen, insbesondere für bewegliche Teile oder Schnittstellen.
• Fügen Sie Montagebeziehungen ein, wenn Ihr Produkt mehrkomponent ist.
• In Betracht ziehen Winkel, Wandstärke und Unterschnitte, wenn Sie die Formtechniken verwenden möchten.
• Bereiten Sie bei Bedarf 2D -Zeichnungen vor, um wichtige Spezifikationen hervorzuheben, die im 3D -Modell möglicherweise nicht offensichtlich sind.

Schritt 3: Wählen Sie die richtige Prototyping -Methode aus

Sobald Ihr Design fertiggestellt ist, wählen Sie eine Prototyping -Methode, die zu Ihrer Zeitleiste, Budget, materiellen Anforderungen und Leistungsanforderungen passt. Jede Methode bietet einzigartige Stärken und Kompromisse-einige bevorzugt eine schnelle Iteration, während andere sich in Funktionstests oder Produktionsvalidierung übertreffen. Die folgende Tabelle vergleicht vier häufige Prototyping -Methoden, die auf Kosten, Vorlaufzeit und Eignung für verschiedene Entwicklungsstadien basieren, um Sie zu entscheiden.

Erstellen Sie Plastikprototypen mit Chiggo

Kunststoffprototyping ist ein kritischer Schritt, der Ihr Design zur Produktion überbrückt - es hilft, die Kosten zu senken, indem Designprobleme frühzeitig identifiziert werden, die Nacharbeit minimieren und teure Änderungen der Werkzeuge vermeiden. Letztendlich helfen Ihnen, Ihren Marktweg zu beschleunigen. Bei Chiggo, unabhängig davon, ob Sie einen einzelnen Prototyp, eine maßgeschneiderte Produktion in kleinem Maßstab benötigen oder bereit sind, sich in die vollständige Fertigung zu bewegen, haben wir Sie abgedeckt. Unsere erfahrenen Ingenieure und Designer arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um Ihr Design zu optimieren und sicherzustellen, dass es reibungslos hergestellt werden kann. Darüber hinaus haben wir keine Mindestauftragsanforderungen. Eine Idee im Sinn haben?Kontaktieren Sie uns noch heute and let’s bring it to life!