Быстрое прототипирование: в 15 раз быстрее традиционных технологий

Как заказать быстрое прототипирование | Создание прототипов: 3D-печать vs традиционные методы | Задачи и сферы применения | Какие технологии и оборудование используются для 3D-печати прототипов | Примеры быстрого прототипирования | Итоги: кратко

Что такое быстрое прототипирование?

Чтобы сохранить и увеличить конкурентоспособность, производители стремятся выводить продукцию на рынок в минимальные сроки. Как достичь этой цели? Один из способов – сократить цикл разработки продукта.

Прототипирование, будучи ключевым этапом разработки, – процесс достаточно трудоемкий: чтобы понять, какое решение будет наиболее эффективным, потребуется длительный этап проектирования и доработок с выполнением ряда итераций.

Для достижения наилучших результатов эту стадию нужно завершать как можно раньше. Быстрое прототипирование, то есть создание прототипов посредством 3D-печати, позволяет существенно сократить цикл разработки и сэкономить ресурсы.

3D-технологии помогают сократить весь процесс, начиная с формулировки идеи до создания физического объекта, до нескольких часов. Быстрое прототипирование дает возможность улучшить и экономические показатели: экономится не только время на разработку, но и трудовые затраты.

Оставить заявку

Прототип крышки
Оборудование: Discovery 3D Printer, материал: 3D850, размеры: 29 х 19 х 4,5 см, вес: 146 г

Создание прототипов: 3D-печать vs традиционные методы

• Существенная экономия времени: на 3D-печать прототипа уйдет от нескольких часов до несколько дней; на традиционном производстве этот процесс может занимать до полугода и больше (фрезеровка, штамповка, литье и т.д.).
• Свобода проектирования: практически нет ограничений по геометрии.
• Возможность печатать цельные (в том числе крупные, до 2,5 м) модели, что устраняет необходимость в сборке.
• Возможность быстро вносить конструктивные изменения в 3D-модель на любом этапе проекта.
• Экономия на складской логистике и людских ресурсах ввиду отсутствия оснастки.

Задачи и сферы применения

3D-печать прототипов позволяет оптимизировать выполнение таких задач, как проектирование и модернизация модели, проверка на собираемость, визуальное представление детали или проекта, макетирование и тестирование для более оперативного запуска новых моделей.

С помощью 3D-принтера отдельно решается задача создания прототипов при изготовлении корпусов различных изделий для проверки на собираемость и функционального тестирования. Также возможна 3D-печать готовых корпусных изделий для применения на производстве.

Изготовление восковой модели импеллера

3D‑принтер: FlashForge WaхJet 400
Время печати: 4 часа 38 минут
Вес восковой модели: 7,18 г
Применение: для литья турбины из сплава In713c
Выгоды по сравнению с традиционным процессом: на 80% ускорился выход продукта на рынок, на 45% сократились трудозатраты

Технология быстрого прототипирования применяется в следующих областях:

• автомобилестроение;
• авиационно-космическая промышленность;
• машиностроение;
• приборостроение;
• оборонная промышленность;
• медицина (хирургия, ортопедия, стоматология);
• наука и образование;
• потребительские товары;
• электронная и компьютерная техника;
• производство упаковки;
• медиа и развлечения.

Прототипы и детали для машиностроения, созданные с помощью профессиональных 3D-принтеров Sharebot

Быстрое прототипирование используется для изготовления как наглядных моделей, которые служат для визуализации идеи продукта и дают возможность оценить и усовершенствовать дизайн, так и функциональных прототипов, позволяющих ускорить реверс-инжиниринг и изготовление деталей, снятых с производства. 

С помощью 3D-принтера можно быстро и экономично печатать прототипы обоих видов. 3D-печать помогает оперативно получить прототип с оригинала изделия или с CAD-модели. Точность печати обеспечивает максимальное соответствие изделий данным САПР, что обеспечивает высокое качество печати. При этом специальная оснастка и промежуточные этапы обработки не требуются, поэтому на создание готового объекта уходит, как правило, всего несколько часов. 

Благодаря многообразию термопластиков, композитов, полимеров, фотополимеров и других инновационных материалов для 3D-печати пользователь сможет создать изделие именно с теми физико-механическими свойствами и внешним видом, которые необходимы для решения конкретных задач.  

3D-печать дает возможность создавать объекты с совершенно разными свойствами, например, абсолютно прозрачные, при этом передаются самые тонкие детали дизайна (на фото – изделие из фотополимера ProtoFab Clara A)

Какие технологии и оборудование используются для 3D-печати прототипов

Для решения задач быстрого прототипирования в основном применяются следующие аддитивные технологии:

• моделирование методом послойного наплавления (FDM/FFF);
• лазерная стереолитография (SLA);
• DLP- и LCD-стереолитография;
• селективное лазерное спекание (SLS); 
• многоструйная 3D-печать (MJP/MJM).

Стереолитографический 3D-принтер ProtoFab SLA600 DLC на стенде iQB Technologies на выставке «Металлообработка 2019»

Наша компания предлагает широкий выбор оборудования для 3D-печати прототипов от ведущих производителей:

1. промышленные фотополимерные 3D-принтеры ProtoFab.
2. профессиональные восковые машины FlashForge WaxJet.
3. профессиональные 3D-принтеры Sharebot (FDM, LCD, SLS);
4. крупноформатные промышленные FDM-установки Discovery 3D Printer;  

Разнообразие размеров камеры построения, рабочих характеристик, оригинальных технологических разработок и ассортимента расходных материалов позволят вам подобрать оптимальное решение для вашего предприятия или проекта.

Примеры быстрого прототипирования

Задача: изготовление автомобильного бампера длиной 1,6 м.

Решение: 3D-печать цельного изделия на крупноформатном 3D-принтере ProtoFab SLA1600, вакуумное литье, полировка.

Результат:

• данные испытаний и финальный план выпуска продукта могут быть готовы в течение 1-2 дней;
• высокая размерная точность;
• идеальное качество поверхности;
• модель может использоваться для верификации конструкции или в качестве прототипа для вакуумного литья.

Задача: прототипирование компонентов гоночных мотоциклов с целью улучшить конструкцию, аэродинамику, а также комфорт гонщиков при подготовке к чемпионату мира MotoGP.

Решение: 3D-печать прототипов на FDM-принтерах Sharebot 42 и Sharebot Q XXL.

Результат

• Крепления подножки мотоцикла (на фото выше): из PLA-пластика напечатана серия деталей, чтобы выбрать наиболее подходящую для каждого из пилотов команды, затем конечные изделия произведены на фрезерном станке с ЧПУ.
• Шаблоны для сверления для переднего обтекателя: 3D-модели шаблона созданы напрямую из CAD-моделей обтекателя, затем напечатаны на 3D-принтерах. Такое решение позволило выполнить отверстия с исключительной точностью, которая недостижима при использовании классических методов.
• Воздухозаборник: из PLA изготовлена серия прототипов редуктора для тестирования и определения оптимальной геометрии воздухозаборника. 3D-печать позволила обойтись без оснастки, по результатам тестирования изготовлена одна финальная пресс-форма.

Задача: создание точной модели позвоночника и трахеи пациента для подготовки к предстоящей операции.

Решение: печать на 3D-принтере ProtoFab SLA450 из фотополимера Formula L1 и вакуумное литье.

Результат:

• срок исполнения заказа – 7 дней;
• точность, высокая скорость и простота постобработки;
  
• напечатанная на 3D-принтере модель позволила врачам провести перед операцией анализ абсолютно точной копии трахеи и прилегающей области и принять подготовительные меры, которые в противном случае были бы невозможны.

Задача: оптимизировать процессы разработки и создания комплектующих и аксессуаров для душевых кабин различных типов.

Решение: 3D-печать функциональных прототипов и готовых изделий на профессиональном 3D-принтере Sharebot Q.

Результат:

• значительное сокращение времени и денежных средств на получение готовых комплектующих благодаря возможности изготовить прототип на основе 3D‑модели всего за несколько часов;
• упрощение процесса модификации изделий в ходе изготовления прототипов;
• гораздо более высокое качество деталей за счет применения нейлона и других высокопрочных расходных материалов.

Задача: изготовить прототипы деталей бампера для модели радиоуправляемого автомобиля. Размер деталей: бампер – 107 х 67 х 14 мм, небольшая деталь «вставка» – 28 х 13 х 17 мм.

Решение: 3D-печать из фотополимерной смолы Formula W на стереолитографическом принтере ProtoFab SLA600 DLC (проект выполнен компанией TWIZE).

Результат:

• получены высококачественные прототипы деталей бампера для модели радиоуправляемого автомобиля;
• время печати составило 3 часа;
• благодаря гладкой текстуре поверхности отпала необходимость фрезеровки и шлифовки изделий.

Задача: НИОКР для аддитивного производства сложных компонентов и изделий для военно-морских судов (проекты 3DCABINS и ADIBUQUE компании Navantia по заказу Военного-Морского Флота Испании). 

Решение: создание прототипов и готовых изделий с помощью крупноформатных 3D-принтеров линейки Discovery 3D Printer. 

Результат: 

• снижение веса изделий по сравнению с традиционными методами (модульный туалет стал легче почти на 50%);
• сокращение сроков производства и сборки;
• уменьшение объема работ по обработке и покраске;
• снижение трудозатрат;
• увеличение энергетической эффективности производства;
• модернизация производственного процесса и увеличение производительности;
• повышение качества продукции.

Итоги: кратко

Время – самый дефицитный ресурс современного предприятия. Сэкономить время на изготовление и оценку физической модели продукта, сократить процесс разработки и воспользоваться изменениями на рынке для приобретения клиентов поможет быстрое прототипирование с использованием 3D-печати.

Широкие возможности аддитивных технологий и большой выбор оборудования и расходных материалов позволяют найти подходящее решение в самых разных областях применения и получить высокоточные и прочные модели в кратчайшие сроки.

Опытные эксперты компании iQB Technologies проконсультируют вас по вопросам, связанным с внедрением 3D-технологий, и предложат готовые 3D-решения для вашего предприятия, НИИ или вуза.

Еще больше подробностей и историй внедрения – в нашей бесплатной брошюре:

Статья опубликована 22.11.2019 , обновлена 25.08.2023