Прототип циркулярной пилы с готовыми металлическими частями и синими частями FDM

Создание функциональных прототипов

Проверяйте и совершенствуйте образцы с помощью жестких и точных испытаний

Поэтапная динамичная разработка продукции — это преимущество инновационной трехмерной печати. Функциональное прототипирование с применением конструкционных термопластиков или цифровых материалов позволяет понять, как будущий продукт будет себя вести, задолго до начала настоящего производства.

Имитация многослойного литья

Цветной прототип твердых резиновых наушников, напечатанный на трехмерном принтере

Технология 3D-печати PolyJet произвела революцию в проектировании продуктов благодаря возможности одновременного нанесения двух или более материалов, что позволяет создавать прототипы с готовыми деталями методом многослойного литья.

Печать деталей методом многослойного литья с помощью технологии PolyJet

Многослойное литье — это процесс литья, в котором два или больше материалов объединяются для создания одной детали. Обычно в детали сочетается жесткий пластик с резиноподобным эластомером. Результатом является мягкая на ощупь, нескользкая поверхность, которая часто встречается на электроинструментах, зубных щетках, бритвах, бытовой электронике, медицинских устройствах и т. д.

Создание детали методом многослойного литья начинается с получения жесткого термопластичного субстрата. Поверх него наносится термопластичный эластомер (TPE). Пластиковый субстрат и эластомер соединяются за счет формования со вставкой или многократного формования.

Формование со вставкой состоит из двух этапов. Сначала наносится жесткий субстрат. Он помещается в полость для литья на другом устройстве для литья под давлением, а эластомер TPE наносится напрямую на субстрат. Многократное формование выполняется на прессе, который за одну операцию наносит несколько материалов. Это позволяет использовать TPE при многослойном литье сразу же после получения субстрата. Выбор метода зависит от ряда факторов, в том числе от объема производства, стоимости инструментов и дизайна деталей.

Бритвы, напечатанные с использованием цифровых материалов

Для решения проблем, которые возникают из-за дизайна продукта методом многослойного литья, компании используют прототипы.

Вариант 1. Литье прототипов под давлением

Если время и расходы не ограничены, идеальный метод — это литье под давлением деталей прототипов с использованием выбранного субстрата и материалов TPE. При применении производственных методов и материалов прототип обладает такими же характеристиками, что и конечный продукт. Проблемы этого подхода заключаются в том, что он отнимает очень много средств, времени и не дает гибкости. Стоимость и время производства зависят от сложности и размера, но обычно для получения прототипов таким способом требуется от 6000 до 50 000 долларов США и от 3 до 8 недель.

Вариант 2. Формование с вулканизацией при комнатной температуре

Как и при формовании со вставкой, при формовании с вулканизацией при комнатной температуре одна форма используется для получения базового компонента, а другая — для области многослойного литья. Для каждой из них требуется емкость, в которую подается жидкий силикон. Их стоимость составляет от 1000 до 5000 долларов США. Время производства — от 1 до 3 недель.

Терминология

Многослойное литье и связанные с ним термины часто путают или неправильно используют. Это отчасти вызвано широким спектром применения технологий производства из нескольких материалов, в том числе не только процессов нанесения мягких материалов на жесткие субстраты. Другой источник путаницы состоит в том, что термины могут быть основаны на характеристиках формованной детали или базового процесса. Например, некоторые используют термин «многослойное литье» как синоним формования со вставкой. В данном контексте многослойное литье подразумевает нанесение мягкого или жесткого пластика на базовый материал любого типа, в том числе металл.

В целом формование из нескольких материалов — наиболее точный термин для описания всех процессов литья под давлением для производства деталей из двух или более материалов. Этот термин объединяет:

  • многократное формование;
  • многокомпонентное формование;
  • сборка с литьем под давлением;
  • двукратное формование;
  • двойное формование;
  • многоинъекционное формование;
  • формование со вставкой;
  • многослойное литье.

Преимущества 3D-принтеров Connex

Системы печати Connex используют уникальную технологию, которая представляет собой один из важнейших промышленных прорывов последних пяти лет. Нанесение нескольких материалов позволяет реализовать многослойное литье в одном рабочем процессе. Модель можно получить быстро и недорого, что идеально подходит для ситуаций, когда проектирование еще не закончено. Данное решение отнимает намного меньше средств и времени. Оно быстро заменяет литье под давлением и формование с вулканизацией при комнатной температуре для производства прототипов.

В рамках одного процесса можно без особого труда напечатать прототип, симулирующий различные вариации продукта. Как было сказано в исследовании Vista, «Connex позволяет оценивать больше различных вариантов продуктов за короткое время и с меньшими затратами».

Советы по трехмерной печати деталей с многослойным литьем

Создайте механизм, который позволяет установить отдельную деталь в полной сборке из жестких и мягких деталей. Затем используйте возможность системы Connex для печати с применением до 9 материалов в одном процессе и соберите каждую деталь модели для оценки. Запишите коэффициент трения каждой детали на этикетке. Она поможет вам в дальнейшем быстро определить, какая деталь получит наивысшую оценку в соответствии с вашими критериями.

Stratasys Ltd. © 2015. All rights reserved. See stratasys.com/legal for trademark information.