Изготовление на заказ из нейлона методом 3D-печати для функциональных прототипов резьбовых деталей

Для раннего тестирования продукта прототип часто должен делать больше, чем просто воспроизводить форму CAD-модели. Инженерам может потребоваться вкрутить его в сопрягаемую деталь, проверить отверстие, оценить пространство для установки или просто многократно брать деталь в руки во время разработки.
Этот проект для израильского заказчика включал 20 комплектов черных нейлоновых деталей на заказ, изготовленных методом 3D-печати для валидации продукта.
Компонент имеет отличительную функциональную геометрию: длинный внешний резьбовой участок, полый внутренний проход, конический корпус и широкое фланцевое отверстие интегрированы в одну деталь. Вместо того чтобы инвестировать в оснастку до полной оценки конструкции, заказчик сначала использовал напечатанные из нейлона детали, чтобы придать концепции физическую форму и проверить, как она работает с остальной частью продукта.
 

Детали проекта

Резьбовая деталь с более сложной конструкцией, чем кажется на первый взгляд

На первый взгляд, это выглядит как относительно простой трубчатый компонент. Фактическая геометрия рассказывает другую историю.
Большая часть корпуса покрыта внешней резьбой. Центр остается открытым, а противоположный конец постепенно расширяется в широкий, тонкий фланец. Между этими элементами нет отдельного соединения — резьба, трубка, переход и раструбный конец принадлежат одной непрерывной геометрии.
Для прототипа это имеет значение.
Заказчик оценивал не четыре независимые функции. Им нужно было увидеть, как цельная деталь ведет себя как единый компонент, особенно при установке или сопряжении с соседними деталями.
Изготовление непосредственно из 3D-модели заказчика позволило протестировать конструкцию без предварительного упрощения геометрии для пресс-формы или традиционного метода производства.
 

Почему черный нейлон для этого прототипа?

Различные материалы для прототипов отвечают на разные инженерные вопросы.
Жесткий фотополимер может быть хорошим выбором, когда приоритетом являются детализация поверхности и визуальное представление. Для компонентов, которые будут браться в руки, устанавливаться и использоваться для предварительных функциональных проверок, напечатанные на 3D-принтере нейлоновые детали могут предложить полезную альтернативу.
Нейлон часто рассматривается для прототипных компонентов из-за его сочетания прочности, относительно низкого веса и устойчивости к повседневной эксплуатации. Он также хорошо подходит для многих геометрий, которые в противном случае потребовали бы нескольких производственных соображений на этапе прототипирования.
В данном случае заказчику требовалось 20 комплектов для валидации, а не детали для массового производства. Печать нейлоном позволила проекту оставаться гибким, пока конструкция еще оценивалась.
Если после тестирования потребуется изменить резьбу, толщину стенки, внутреннее отверстие или фланец, CAD-модель можно будет доработать перед производством следующей партии.
 

Внешняя резьба является частью прототипа

Длинная внешняя резьба — одна из самых важных видимых особенностей этих компонентов.
К резьбе на деталях, напечатанных на 3D-принтере, следует относиться иначе, чем к декоративным поверхностным деталям. Их пригодность для печати и полезность зависят от таких факторов, как шаг резьбы, глубина, зазор, ориентация, разрешение печати и сопрягаемая деталь.
Резьба, которая должна только демонстрировать сборку, также сильно отличается от резьбы, которая должна выдерживать определенную производственную нагрузку.
По этой причине наша служба 3D-печати нейлоном на заказ начинается с фактического применения заказчика, а не с предположения, что любую CAD-резьбу можно обрабатывать одинаково.
Для такой партии валидации продукта, как эта, изготовление резьбовой детали вместе с корпусом дает инженерной команде физическую возможность оценить интерфейс, прежде чем принимать решение о необходимости внесения изменений.
 

Полая геометрия без механической обработки из сплошного материала

Открытый центр — еще одна особенность, делающая эту деталь интересной для аддитивного производства.
Если бы аналогичный прототип изготавливался механической обработкой из сплошного пластикового материала, пришлось бы удалить значительное количество материала для создания внутреннего прохода и внешней формы. Также пришлось бы учитывать доступ инструмента и соотношение между конической областью и тонким фланцем.
3D-печать подходит к геометрии иначе.
Компонент создается из цифровой модели, а не путем вырезания из сплошного блока. Это дает инженерам большую свободу для прототипирования полых структур, изогнутых переходов и интегрированных элементов, пока конструкция еще развивается.
Это не означает, что 3D-печать автоматически заменяет ЧПУ-обработку. Если более поздняя версия требует более жестких допусков, определенного инженерного пластика или характеристик обработанной поверхности, ЧПУ может быть лучшим выбором.
Однако на этапе валидации 20 комплектов гибкость была более важным требованием.
 

Что могут рассказать 20 комплектов прототипов заказчику?

Один прототип может доказать, что конструкция может существовать физически. Небольшая партия может рассказать команде разработчиков гораздо больше.
Имея 20 комплектов, заказчик может использовать несколько компонентов во время сборки и оценки, а не полагаться на один тщательно обработанный образец.
В зависимости от предполагаемого применения, такие детали, как эти, могут использоваться для проверки:

• резьбового соединения с сопрягаемыми компонентами;
• общего пространства для установки;
• размеров внутреннего отверстия и прохода;
• положения и площади контакта фланца;
• зазоров при сборке;
• обращения и базового функционального поведения;
• согласованности между несколькими прототипными деталями.

Самое главное, любая проблема, обнаруженная на этом этапе, может быть возвращена в CAD-дизайн до того, как проект станет дороже в изменении.
 

От 3D CAD-данных к черным нейлоновым деталям

Это заказные компоненты, а не стандартные нейлоновые фитинги.
Производство поэтому начинается с 3D CAD-файлов и требований проекта заказчика. Мы просматриваем геометрию с учетом предполагаемой цели прототипа, уделяя особое внимание элементам, которые могут повлиять на печать или последующую сборку.
Для такого компонента, как этот, обзор может включать внешнюю резьбу, минимальные толщины стенок, полый проход, тонкий фланец, изогнутый переход и сопрягаемые области.
После изготовления детали очищаются, проверяются и организуются в соответствии с заказом клиента перед международной отправкой.
Этот тип рабочего процесса позволяет нам поддерживать зарубежные инженерные команды, которым требуются любые детали — от нескольких образцов для разработки до небольшой партии напечатанных на 3D-принтере нейлоновых деталей на заказ.
 

3D-печать нейлоном для функциональных деталей малого объема

Проекты, подобные этому, находятся между визуальным прототипом и полным производством.
Заказчику уже нужны реальные детали, но количество еще слишком мало — или конструкция слишком ранняя — чтобы оправдать немедленное инвестирование в производственную оснастку. Именно здесь быстрое прототипирование и 3D-печать нейлоном малого объема могут быть особенно полезны.
Типичные области применения включают резьбовые компоненты, кронштейны, зажимы, воздуховоды, защитные детали, разъемы, механические крышки и другие заказные геометрии, используемые при разработке продукта.
Правильный процесс по-прежнему зависит от того, чего должна достичь деталь. Перед началом производства следует учитывать требуемые допуски, качество поверхности, механическую нагрузку, температуру, количество и конечное применение.
 

Услуга 3D-печати нейлоном на заказ от YS Precision

Для этого проекта израильскому заказчику не требовались тысячи литых деталей. Им требовалось 20 комплектов черных нейлоновых компонентов, чтобы выяснить, работает ли конструкция должным образом.
Длинная внешняя резьба, полый центр и фланцевая геометрия могли быть изготовлены вместе как один компонент, предоставив заказчику физические детали для следующего этапа оценки продукта без необходимости инвестировать в оснастку на ранней стадии.
YS Precision предоставляет услуги 3D-печати нейлоном для заказных прототипов и функциональных деталей малого объема, поддерживая зарубежных разработчиков продуктов от начальных CAD-файлов до производства прототипов и мелкосерийной валидации.
Если вы разрабатываете нейлоновый компонент с резьбой, полыми структурами, тонкими элементами или другой нестандартной геометрией, отправьте нам 3D CAD-файл вместе с количеством и предполагаемым использованием. Мы можем просмотреть деталь и определить, подходит ли 3D-печать нейлоном для текущего этапа вашего проекта.