Was ist Rapid Prototyping?

Rapid Prototyping (RP) wird auch als Rapid Prototyping bezeichnet Rapid-Prototyping-Fertigung (U/min).

Rapid Prototyping entstand in den späten 1980er Jahren und ist eine High-Tech-Fertigungstechnologie, die auf der Materialakkumulationsmethode basiert.Dies gilt als eine der größten Errungenschaften im Fertigungsbereich der letzten 20 Jahre.

Es integriert Maschinenbau, CAD, Reverse-Engineering-Technologie, Schichtfertigungstechnologie, numerische Steuerungstechnologie, Materialwissenschaft und Lasertechnologie.

Es kann Designideen automatisch, direkt, schnell und präzise in Prototypen mit bestimmten Funktionen oder direkt hergestellte Teile umwandeln und so eine hocheffiziente und kostengünstige Realisierungsmethode für die Prototypenerstellung von Teilen und die Überprüfung neuer Designideen bereitstellen.

Das heißt, die Rapid-Prototyping-Technologie besteht darin, dreidimensionale CAD-Daten zu verwenden. Durch die Rapid-Prototyping-Maschine werden Materialien Schicht für Schicht zu einem soliden Prototyp gestapelt.

Unabhängig davon, ob Sie selbstständig oder im Team arbeiten, kommt es auf schnelles Handeln an.Aus diesem Grund wird Rapid Prototyping befürwortet, ein Designprozess, der Ideenfindung, Prototyping und Tests umfasst.Kann Designern helfen, ihre besten Ideen schnell zu entdecken und zu überprüfen.

Grundprinzipien des Rapid Prototyping

Rapid-Prototyping Technologie ist ein allgemeiner Begriff für Produktprototypen, die nach dem Prinzip der diskreten Schichtung hergestellt werden.Sein Prinzip ist:

→ dreidimensionales CAD-Modell des Produkts

→ Schichtweiser diskreter Prozess und schichtweises Anhäufen von Rohstoffen entsprechend den geometrischen Informationen der diskreten Ebene

→ ein Volumenmodell erzeugen.

Diese Technologie integriert Computertechnologie, Laserbearbeitungstechnologie und neue Materialtechnologie.

Es basiert auf CAD-Software, um im Computer ein dreidimensionales Volumenmodell zu erstellen und es in eine Reihe ebener geometrischer Informationen zu unterteilen, um die Scanrichtung und -geschwindigkeit des Laserstrahls zu steuern.Die Rohstoffe werden durch Kleben, Sintern, Polymerisieren oder chemische Reaktionen Schicht für Schicht selektiv verarbeitet, um schnell ein solides Modell des Produkts aufzubauen.

Vorteile des Rapid Prototyping

Rapid-Prototyping-Technologie durchbricht den traditionellen Teileverarbeitungsmodus „Rohling→Schneiden→Fertigprodukt“, schafft einen Präzedenzfall für die Herstellung von Teilen ohne Verwendung von Werkzeugen und ist eine beispiellose Dünnschicht-Überlagerungsverarbeitungsmethode.Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidmethoden bietet Rapid Prototyping folgende Vorteile:

(1) Freiformflächen und komplexere Teile wie Nuten, Schultern und Hohlteile in den Teilen können schnell hergestellt werden, was die Entwicklungskosten und den Entwicklungszyklus neuer Produkte erheblich reduziert.

(2) Es gehört zur berührungslosen Bearbeitung, die keine Werkzeuge und Vorrichtungen erfordert, die für das Schneiden von Werkzeugmaschinen erforderlich sind, und keinen Einfluss auf Werkzeugverschleiß und Schnittkraft hat.

(3) Keine Vibrationen, Geräusche und Schnittabfälle.

(4) Eine vollautomatische Produktion in der Nacht kann realisiert werden.

(5) Die Verarbeitungseffizienz ist hoch und das solide Modell und die Form des Produkts können schnell hergestellt werden.

Einführung in das Rapid-Prototyping-Modell

A.Die Rapid-Prototyping-Modell erfordert die schnelle Erstellung eines lauffähigen Software-Prototyps, um Probleme zu verstehen und zu klären, damit Entwickler und Benutzer einen Konsens erzielen und schließlich kundenzufriedene Softwareprodukte basierend auf den ermittelten Kundenbedürfnissen entwickeln können.

B. Das Rapid-Prototyping-Modell ermöglicht eine vorläufige statt einer vollständigen Analyse und Definition der Softwareanforderungen in der Phase der Anforderungsanalyse sowie den schnellen Entwurf und die Entwicklung eines Prototyps des Softwaresystems, der den Benutzern alle oder einen Teil der Funktionen und Leistungen der Software zeigt entwickelt sein.

C. Der Benutzer testet und bewertet den Prototyp und gibt konkrete Verbesserungsvorschläge, um die Softwareanforderungen zu bereichern und zu verfeinern.Entwickler modifizieren und verbessern die Software entsprechend, bis der Benutzer zufrieden und genehmigt ist, und schließen die Softwareimplementierung, Tests und Wartung ab.

Vorteile des Rapid-Prototyping-Modells:

• Die Vorteile des Modells liegen in der Reduzierung von Entwicklungsrisiken, die durch unklare Softwareanforderungen verursacht werden.

Mangel:

• Die ausgewählten Entwicklungstechnologien und -tools entsprechen möglicherweise nicht der Mainstream-Entwicklung.

• Eine schnell etablierte Systemstruktur in Verbindung mit kontinuierlichen Änderungen kann zu einer geringen Produktqualität führen;

Dies ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich.Die Rapid-Prototyping-Methode ist eine häufig verwendete Methode, wenn die Anforderungen nicht klar sind.

Kurze Beschreibung des Rapid-Prototyping-Modells

Unter Prototyp versteht man das Originalmodell, das ein bestimmtes Produkt simuliert, das häufig in anderen Branchen verwendet wird.Der Prototyp in der Softwareentwicklung ist eine frühe lauffähige Version der Software, die die wichtigen Eigenschaften des endgültigen Systems widerspiegelt.

Das Rapid-Prototyping-Modell wird auch Prototypenmodell genannt und ist eine andere Form des inkrementellen Modells.Es erstellt einen Prototyp, bevor es das reale System entwickelt, und schließt schrittweise die Entwicklung des gesamten Systems auf der Grundlage des Prototyps ab.

Der erste Schritt des Rapid-Prototyping-Modells besteht darin, einen Rapid-Prototyp zu erstellen, um die Interaktion zwischen dem Kunden oder zukünftigen Benutzer und dem System zu realisieren.Der Benutzer oder Kunde bewertet den Prototyp und verfeinert die Anforderungen der zu entwickelnden Software weiter.

Durch die schrittweise Anpassung des Prototyps an die Anforderungen des Kunden kann der Entwickler ermitteln, was die tatsächlichen Bedürfnisse des Kunden sind;Im zweiten Schritt geht es darum, basierend auf dem ersten Schritt ein Softwareprodukt zu entwickeln, mit dem der Kunde zufrieden ist.

Wo die Rapid-Prototyping-Methode zum Einsatz kommt?

Verwenden Sie Rapid Prototyping, um eine Masterform herzustellen, und gießen Sie Wachs, Silikonkautschuk, Epoxidharz, Polyurethan und andere weiche Materialien, um eine weiche Form zu bilden.Beispielsweise ist das Mischmaterial aus Metall und Epoxidharz bei Raumtemperatur kolloidal und kann bei Raumtemperatur gegossen und ausgehärtet werden, sodass es sich besonders für Nachbildungsformen eignet.

Die Lebensdauer der Spritzgussform aus diesem Kunststoff kann 50-5000 Stück erreichen.Bei Verwendung von bei Raumtemperatur aushärtendem Silikonkautschuk zur Herstellung von Spritzgussformen beträgt die Lebensdauer im Allgemeinen nur 10–25 Stück.Wenn Formen aus vulkanisiertem Silikonkautschuk zum Gießen mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden, beträgt die Lebensdauer der Form im Allgemeinen 200–500 Stück.

Durch die Verwendung von Rapid Prototyping zur Herstellung von Urformen oder weichen Formen in Kombination mit herkömmlichen Verfahren wie Feinguss, keramischem Präzisionsguss, Elektroformung, Kaltspritzen usw. können harte Formen hergestellt werden, mit denen Kunststoff- oder Metallteile in Chargen hergestellt werden können.Harte Formen weisen in der Regel eine gute Bearbeitungsleistung auf, können teilweise geschnitten werden, um eine höhere Präzision zu erzielen, und können in Einsätze, Kühlkomponenten und Brennkanäle eingebettet werden.

(1) Die Silikonform verwendet den Prototyp als Originalteil und wird mit vulkanisiertem Silikonkautschuk gegossen, um die Silikonkautschukform direkt herzustellen. Da der Silikonkautschuk einen umgekehrten Entformungswinkel und ein Teil mit einer tiefen Nut aufweist, kann die Produktion erfolgen abgeschlossen sein und der Guss kann abgeschlossen werden.Nehmen Sie es direkt heraus, was im Vergleich zu anderen Formen einzigartig ist.

Der Prozess ist:

→ Herstellung eines Prototyps, wobei die Oberfläche des Prototyps behandelt wird, um ihm eine gute Oberflächenrauheit zu verleihen

→ Fixieren des Prototyps und des Formrahmens, Auftragen eines Trennmittels auf die Oberfläche des Prototyps

→ Geben Sie die Silikonkautschukmischung in das Vakuumgerät, entfernen Sie die Luftblasen und gießen Sie die Silikonkautschukmischung ein, um eine Aushärtung aus Silikonkautschukform und Silikonkautschuk zu erhalten

→ Schneiden Sie den Silikonkautschuk entlang der Trennfläche ab und nehmen Sie den Prototyp heraus, um den Silikonkautschuk zu erhalten.Wenn sich herausstellt, dass die Form einige Mängel aufweist, kann sie mit neuem Silikonkautschuk repariert werden.

(2) Harzverbundform Diese Methode basiert auf dem Verbund aus flüssigem Epoxidharz und organischen oder anorganischen Materialien als Matrixmaterial sowie einem Formenherstellungsverfahren basierend auf dem Prototyp.Der Prozess ist:

→Herstellung von Prototypen und Oberflächenbehandlung, Entwurf und Herstellung von Formrahmen

→ Auswahl und Gestaltung der Trennfläche

→ Pinseltrennmittel (einschließlich Trennfläche) auf die Prototypenoberfläche auftragen

→ Gelcoat-Harz aufpinseln.

Der Zweck besteht darin, die Formoberfläche vor Reibung, Kollision, atmosphärischer Alterung und mittlerer Korrosion zu schützen, damit die Form im tatsächlichen Gebrauch sicher und zuverlässig ist.Gießen der konkaven Form – wenn die konkave Form fertiggestellt ist, wird sie umgedreht und es werden auch die Prototypenoberfläche und die Trennoberfläche benötigt.

Tragen Sie das Trennmittel und das Gelcoat-Harz gleichmäßig auf, sobald die Form getrennt ist, und die bei Raumtemperatur gegossene Form wird grundsätzlich in 1-2 Tagen ausgehärtet und geformt, d. h. die Form kann geteilt werden, der Prototyp kann herausgenommen werden, und die Form kann repariert werden.

Im Vergleich zu Metallharzen mit hoher Hitzebeständigkeit und hoher Verschleißfestigkeit können bei Raumtemperatur ausgehärtete Epoxidharze die Anforderungen oft nicht erfüllen.Aus diesem Grund müssen zunächst bei hohen Temperaturen aushärtende Epoxidharze verwendet werden.

Dies führt zwangsläufig zu Problemen bei Prototypen, die aus lichtempfindlichem Harz hergestellt werden.Da es bei 70–80 °C zu erweichen beginnt, ist hierfür ein Übergangskern erforderlich.Als Übergangsformkerne werden üblicherweise Epoxidharz, Gips, Silikonkautschuk, Polyurethan usw. verwendet, häufiger sind Gips- und Silikonkautschuk-Formkerne.

Diese Art der Herstellungstechnologie für Epoxidharzformen zeichnet sich durch einen einfachen Prozess, eine hohe Formleitfähigkeit, eine hohe Festigkeit und eine unbearbeitete Formoberfläche aus und eignet sich für Kunststoffbrechungsformen, Blattziehformen, Blisterfolien und Formen für Polyurethanschaum.

(3) Die Lichtbogenspritzform basiert auf dem Prototyp.Das geschmolzene Metall wird vollständig zerstäubt und mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf die Oberfläche der Probenform gesprüht, um die Oberfläche des Formhohlraums zu bilden.Der Träger ist mit Verbundwerkstoffen gefüllt und es kommt aluminiumgefülltes Epoxidharz oder Silikon zum Einsatz.Der Gummiträger trennt die Schale vom Prototyp, um eine präzise Form zu erhalten, und fügt zusammen mit der Formstruktur ein Angusssystem, ein Kühlsystem usw. hinzu, um eine Spritzgussform zu bilden.

Es zeichnet sich durch einen einfachen Prozess und einen kurzen Zyklus aus;die feinen Hohlraum- und Oberflächenmuster werden gleichzeitig gebildet;Es macht teure und zeitaufwändige Prozesse wie das Zeichnen bei der herkömmlichen Formenbearbeitung und die Wärmebehandlung bei der CNC-Bearbeitung überflüssig und erfordert keine maschinelle Bearbeitung.Die Formgrößengenauigkeit ist hoch, der Zyklus wird verkürzt und die Kosten werden gespart.

(4) Der Prozess der chemisch gebundenen Keramik-Gussform:

→ Verwenden Sie ein Rapid-Prototyping-System, um eine Masterform herzustellen

→ Gießen weicher Materialien wie Silikonkautschuk, Epoxidharz, Polyurethan usw., um eine weiche Form zu bilden

→ Entfernen Sie die Masterform und gießen Sie den Hohlraum aus chemisch gebundener Keramik (CBC, Verbundwerkstoff auf Keramikbasis) in die weiche Form

→ Aushärten der CBC-Kavität bei 205 ℃

→ Polieren der Oberfläche der Kavität

→ Hinzufügen einer Spritzgussform für die Kleinserienproduktion, z. B. eines Gießsystems und eines Kühlsystems.

Die Lebensdauer dieser chemisch gebundenen Keramikkavität beträgt etwa 300 Stück.

(5) Verwenden Sie eine Keramik- oder Gipsform, um den Spritzgusshohlraum aus Stahl oder Eisen zu gießen.Der Prozess ist:

→ Verwenden Sie ein Rapid-Prototyping-System, um eine Masterform herzustellen

→ Gießen Sie weiche Materialien wie Silikonkautschuk, Epoxidharz und Polyurethan, um eine weiche Form zu bilden

→ Urform entfernen

→ beim Gießen von Keramik- oder Gipsformen in weiche Formen – Gießen, Hohlraum aus Stahl oder Eisen – Polieren der Hohlraumoberfläche – Verarbeitung, Gießsystem und Kühlsystem usw.

→ Spritzgussform für die Massenproduktion.

Der Vorteil des Keramikformgusses besteht darin, dass die Prozessausrüstung einfach ist und die erhaltene Form eine hervorragende Reproduzierbarkeit, eine geringe Oberflächenrauheit und eine hohe Maßgenauigkeit aufweist.Es eignet sich besonders für die Kleinserienfertigung von Teilen, die integrale formgebende Fertigung komplex geformter Teile, den Werkzeug- und Gesenkbau sowie die Umformung männlicher Verarbeitungsmaterialien.

(6) Feingussverfahren zur Herstellung von Eisen- und Stahlformen

①Nur der Prozess zur Herstellung eines einzelnen Stücks Hohlraum aus Eisen und Stahl ist:

→ Verwenden Sie das Rapid-Prototyping-System, um die Urform herzustellen

→ Die Urform in der Keramiksandflüssigkeit einweichen, um die Formschale zu bilden

→ Formschale im Ofen erstarren lassen und Urform abbrennen

→ Die Urform im Ofen vorheizen. Heiße Formschale

→ Gießen von Stahl- oder Eisenhohlräumen in die Formschale

→ Polieren der Oberfläche der Kavität und Hinzufügen der Spritzgussform für die Massenproduktion, beispielsweise des Gusssystems und des Kühlsystems.

②Der Prozess zur Herstellung mehrerer Eisen-Stahl-Hohlräume ist:

→ Verwendung eines Rapid-Prototyping-Systems zur Herstellung einer Masterform

→ Besprühen mit einer Metalloberfläche oder einem synthetischen Material auf Aluminiumbasis, Silikonkautschuk, Epoxidharz, Polyurethan-Gießverfahren, Bilden einer Form zur Bildung eines Wachsfilms

→In der Form den Wachsfilm mit geschmolzenem Wachs gießen

→ Legen Sie den Wachsfilm in die Keramiksandflüssigkeit, um die Formschale zu bilden

→ Formschale im Ofen erstarren lassen und Wachsfilm schmelzen

→ Formschale im Ofen vorheizen

→ Gussstahl in der Formschale oder eisenförmiges Gehirn – die Oberfläche des Hohlraums wird poliert und der Spritzgussform für die Massenproduktion wie dem Angusssystem und dem Kühlsystem hinzugefügt.

Sein Vorteil besteht darin, dass mit Prototypen Teile mit sehr komplexen Formen hergestellt werden können.

(7) Der Prozess des Gießens einer Hohlraumform aus chemisch gebundenem Stahlpulver ist:

→ Verwenden Sie ein Rapid-Prototyping-System, um weiche Materialien wie Silikonkautschuk, Epoxidharz, Polyurethan usw. in Form einer Papierform zu gießen, um eine weiche Form zu bilden

→ Von der Urform trennen

→ in Gießen des chemisch gebundenen Stahlpulverhohlraums in die weiche Form, Ausbrennen des Bindemittels im Hohlraum, Gießen des Stahlpulvers

→ Hohlraum-Kupfer-Infiltration – Hohlraum-Oberflächenpolieren

→ Hinzufügen eines Gießsystems, eines Kühlsystems usw.

→ Spritzgussform für die Massenproduktion.