快速原型设计:减法与加法

通过 | 2017年2月16日 | 博客 | 0评论

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如今,随着增材制造和3D打印机成为热门话题,’重要的是要记住为什么减法过程像 铣削 仍然对 快速成型。但是首先,让我们研究一下添加快速原型制作(或直接数字制造)的一些好处和局限性。

附加快速原型制作的好处

附加快速原型制作过程将诸如液态树脂之类的材料逐层连接并融合在一起,从而根据模型数据生成3D对象。加性快速原型制作通常很简单,相对便宜且快速。加性快速成型还允许在零件的型腔或内部区域内进行大量复杂的加工,而这些加工或加工需要底切,甚至在减法之类的工艺中甚至是不可能的 铣削.

可加快速原型制作的局限性

快速添加原型的主要缺点是,最终零件通常不是由最终用途的材料制成,例如金属……即使是这样,也缺乏结构完整性。那是因为一层与另一层的连接点缺乏由相同材料的固体块(没有层或接头)表现出的物理强度。

最终用途材料的减法快速原型制作

减法快速原型制作提供了在最终用途材料中进行原型制作的能力。以来 铣削 要么 加工 从较大的材料中去除材料后,成品零件具有固体成分,而不是分层成分,这在使用3D打印机进行附加快速原型制作时可以看到。这样可以产生更高的结构完整性,这对于将原型零件用于产品测试至关重要。通过减性原型制作的零件进行产品测试,可以对零件的生存力和耐用性进行准确的分析,因为它是由与制造零件相同的材料制成的。

减法原型制作范围更广的表面处理和纹理

减法快速原型制作过程还为完成的原型提供了比标准版更广泛的表面光洁度“stepped finish”通常可以通过3D打印机实现快速附加原型制作。范围从完全光滑的表面(具有镜面般的光洁度)到带有研磨或雕刻纹理的表面。这样,通过 高速数控铣床 能够生产具有适用于最终用途生产的可重复性的原型零件。如果给定的零件需要滑动,则可以通过高速加工获得的光滑表面光洁度在功能上是有益的,而如果原型将用于市场测试,则在美学上是有益的。

加性快速原型与减性快速原型

为了说明上述观点,我们要求应用工程师使用加法和减法工艺快速制作零件原型。由于我们过去最喜欢的下班时间(眨眼,眨眼)是桌上足球,因此他们决定派一名“替代”桌上足球运动员进行测试。这个决定是基于现实生活中的实际需要-因为我们最近打破了我们1985年老式桌上足球桌附带的一名男子。使用附加快速原型制作(3D打印),他们能够在大约90分钟内设计出一个非常基本的桌上足球人。从那里开始,他们开始打印,并在一个多小时后完成了下面看到的部分。

 

用3D打印机制作的加法快速原型与使用高速铣床制作的类似的减法快速原型进行比较。

Additive rapid prototype made with a 3D printer shows the typical 阶梯完成 indicative of this process.

 

使用减性快速原型制作(高速铣削)编程,零件花费了更长的时间,并在3小时内计时。 45分钟。但是,铣削下面的零件比3D打印要快得多,并且花费了28分钟。

 

诸如机械加工之类的减法快速成型工艺往往会在表面光洁度方面提供更大的灵活性,并具有在最终用途材料中进行原型制作的能力,而这种材料对于产品测试而言非常出色。

减法快速原型显示出光滑的表面光洁度和固体成分,可提供更大的功能。

 

产品测试加性快速原型与减性快速原型

好吧,您知道我们必须“测试”零件吗?因此,在使用每个原型的一系列4款相当热门的游戏中,我们找到了这些。就功能和耐用性而言,减法原型显然是赢家。它不仅持续了4场比赛,而且零件的坚实构造使他能以更快的速度获得更强的投篮机会。另外,它显然可以容纳数百种游戏。相比之下,3D打印的零件在游戏3的中途开始出现分层的迹象-到游戏4时,我们不得不用透明胶带修补它,以完成其余的“产品测试” 。零件损坏揭示了3D打印零件的内部组成,如下所示。

 

使用3D打印的附加快速原型制作可能很快,但由于美观及其非固体成分,因此在产品或市场测试方面的功能较少。

3D打印原型的横截面显示内部构造。

 

这部分相当空洞的性质说明了为什么我们不能用这个桌上足球人获得强力投篮。在分析两个零件的最终表面光洁度时,我们认为减法原型非常……更有吸引力。另外,铣削过程提供了更大的灵活性,可以实现不同的表面光洁度。例如,我们能够使减法原型的大部分变得非常平滑,同时为脚部提供更加纹理化的外观,以增加“握力”或控球能力。相比之下,添加剂原型上固有的“阶梯式”表面光洁度在控球方面效果很好……但在整个零件上并不是很吸引人。

终极减法快速原型数控机床:

去年’DATRON neo紧凑型高速铣床的问世使减法快速成型比以往任何时候都更经济实惠。加上它’紧凑的尺寸和触摸屏操作使其易于使用,并且易于安装在最紧凑的地方“lab-type” environment.

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