Produzione di prototipi automobilistici con stampa 3D in nylon

Lo sviluppo automobilistico raggiunge spesso un punto in cui l'analisi CAD non è più sufficiente. La geometria può apparire corretta sullo schermo, ma gli ingegneri necessitano ancora di una parte fisica per verificare come occupa lo spazio, si allinea con i componenti circostanti e si comporta durante un'effettiva prova di assemblaggio.

Per questo progetto automobilistico statunitense, il cliente necessitava di cinque set di parti prototipo per un controllo iniziale del design. I componenti sono stati realizzati in nylon nero tramite stampa 3D, consentendo al team di valutare il design attuale prima di impegnarsi in attrezzature o in un processo di produzione a più alto volume.

La parte stessa è un buon candidato per questo approccio. Il suo corpo irregolare combina sezioni curve, una grande caratteristica circolare, aperture, nervature, punti di fissaggio e diverse sporgenze locali all'interno di una struttura integrata.

Dettagli del progetto

Costruito attorno all'assemblaggio, non attorno a una geometria semplice

Una delle prime cose notevoli di questo componente è che pochissimo segue una forma geometrica semplice.

Il profilo esterno cambia continuamente. Ci sono ampie aree curve accanto a estensioni strette, regioni incassate, strutture di fissaggio rialzate e una sezione circolare prominente. Diverse aree si trovano anche ad altezze notevolmente diverse.

Questo tipo di forma è comune nello sviluppo automobilistico perché il componente spesso deve adattarsi a uno spazio già condiviso da altre parti.

Di conseguenza, la domanda ingegneristica non è semplicemente: "La dimensione complessiva è corretta?"

Il cliente deve anche sapere se i punti di fissaggio si trovano nelle posizioni corrette, se le sporgenze interferiscono con i componenti vicini, se le aperture forniscono l'accesso previsto e se la parte completa si adatta allo spazio disponibile.

Un prototipo fisico rende queste relazioni molto più facili da valutare.

Perché realizzare solo cinque set?

Poiché questo progetto era ancora in una fase iniziale, la produzione di più parti non avrebbe necessariamente fornito un valore maggiore.

Il cliente necessitava innanzitutto di campioni sufficienti per effettuare controlli fisici e determinare se il design dovesse rimanere invariato.

È qui che la stampa 3D automobilistica si inserisce naturalmente nel ciclo di sviluppo.

Non è necessario impegnarsi in attrezzature di produzione semplicemente per ottenere poche parti. La geometria CAD attuale può essere prodotta come lotto di prototipi a basso volume, valutata e revisionata se necessario.

Se una caratteristica di fissaggio deve essere spostata o è necessario spazio aggiuntivo, la modifica può ancora essere apportata nel modello digitale prima che il progetto progredisca.

Per questo progetto, cinque set sono stati sufficienti per supportare la prossima decisione ingegneristica senza bloccare il design in un processo di produzione troppo presto.

Perché nylon nero?

Queste parti erano destinate alla valutazione fisica piuttosto che essere utilizzate solo come modelli visivi.

Il nylon nero è un'opzione utile per molte applicazioni di prototipazione funzionale in cui le parti verranno maneggiate, posizionate o utilizzate durante i controlli preliminari di assemblaggio. Rispetto ai materiali prototipo più orientati all'aspetto, il nylon può fornire un equilibrio pratico di robustezza e basso peso per il lavoro di sviluppo.

Funziona bene anche con il tipo di geometria integrata vista qui.

Le nervature, le aperture, le strutture di fissaggio e le sezioni curve irregolari possono rimanere parte dello stesso componente anziché essere separate semplicemente per facilitare la produzione del prototipo.

La scelta del nylon non significa che il componente di produzione finale debba utilizzare lo stesso processo di produzione o addirittura lo stesso materiale. In questa fase, l'obiettivo era ottenere parti fisiche utili per la valutazione.

Le piccole caratteristiche possono decidere se la parte si adatta

Le grandi parti prototipo automobilistiche attirano naturalmente l'attenzione sulla loro forma generale, ma molti problemi di adattamento iniziano con caratteristiche molto più piccole.

Questo componente contiene molteplici aree di fissaggio e localizzazione locali distribuite attorno a un corpo irregolare. Durante una prova fisica, questi dettagli possono essere importanti quanto la superficie principale.

I cinque set di prototipi consentono al team di ingegneri di esaminare domande come:

• I punti di fissaggio si allineano con i componenti di accoppiamento?
• C'è spazio sufficiente attorno alle sporgenze locali?
• Il componente può essere installato senza interferenze impreviste?
• Le aperture sono posizionate dove devono essere?
• Le nervature o le aree rialzate entrano in conflitto con le parti vicine?
• La forma generale rientra nello spazio di imballaggio previsto?

Un modello CAD può fornire dimensioni nominali per tutte queste caratteristiche. Un prototipo fisico mostra come funzionano insieme.

Questa distinzione è particolarmente preziosa prima del blocco del design.

Geometria automobilistica complessa senza attrezzature precoci

Produrre una parte come questa tramite attrezzature convenzionali avrebbe poco senso se il design è ancora soggetto a modifiche.

La geometria lo rende anche meno diretto di un semplice prototipo lavorato. Sarebbe necessario rimuovere una grande quantità di materiale irregolare, considerando l'accesso degli utensili e le molteplici orientamenti per le diverse superfici.

La stampa 3D in nylon offre un percorso più diretto per questa particolare fase di sviluppo.

Il componente può essere prodotto dal modello digitale del cliente con le sue superfici curve, nervature, aperture e caratteristiche locali integrate nella costruzione.

C'è ancora lavoro di ingegneria coinvolto prima della stampa. Le ampie superfici, le sezioni delle pareti, le aree sottili e le interfacce funzionali devono essere esaminate in base al processo di stampa selezionato e all'uso previsto.

Per noi, la prototipazione rapida non riguarda semplicemente se una macchina può riprodurre un file CAD. La parte finita deve essere utile per la domanda ingegneristica a cui il cliente sta cercando di rispondere.

Cosa succede se la prima versione non si adatta?

È esattamente per questo che esiste un prototipo iniziale.

Se i cinque set rivelano un problema di interferenza, uno spazio errato o una posizione di fissaggio scomoda, il modello CAD può essere revisionato prima del prossimo passaggio di produzione.

Un tipico ciclo di sviluppo può essere:

CAD 3D → Prototipo → Controllo di adattamento e assemblaggio → Revisione del design → Seconda validazione o preparazione alla produzione

Non tutti i progetti richiedono un'altra iterazione di prototipo. Se la prima versione funziona come previsto, il cliente può passare direttamente alla fase successiva.

Il punto importante è che questa decisione viene presa con informazioni da un componente fisico piuttosto che basandosi solo sul design digitale.

Dal prototipo alla fase di produzione successiva

La stampa 3D è una parte della produzione di prototipi automobilistici, non necessariamente la soluzione di produzione finale.

Una volta confermato il design, il processo successivo appropriato dipende dal materiale richiesto, dalle tolleranze, dai requisiti di superficie e dalla quantità di produzione prevista.

Un progetto può passare allo stampaggio a iniezione o ad un altro processo di produzione. Altre parti di sviluppo automobilistico possono richiedere lavorazioni CNC, fabbricazione di lamiere, fusione sottovuoto o ulteriori iterazioni stampate in 3D.

YS Precision supporta questa transizione lavorando dai file CAD 3D e requisiti tecnici forniti dal cliente, piuttosto che limitare i progetti a un solo processo di prototipazione.

Per questo progetto statunitense, il requisito immediato era chiaro: cinque set di parti automobilistiche in nylon nero per la validazione fisica iniziale. La stampa 3D in nylon ha fornito un modo pratico per portare la complessa geometria nelle mani del cliente mentre il design era ancora flessibile.

Se stai sviluppando un componente automobilistico personalizzato e hai bisogno di un piccolo lotto prima delle attrezzature, inviaci i tuoi file CAD 3D, quantità, requisiti di materiale e scopo del test previsto. Possiamo esaminare la geometria e raccomandare un percorso di produzione di prototipi adatto.