设计提示

塑料零件如何在3D打印和CNC加工之间移动

在选择工艺时,要考虑材料选择、几何形状和表面光洁度

不久以前,制造原型或一些生产部件是一个更昂贵、更耗时的过程。你把一张纸图纸寄给你最喜欢的机械车间,和老板或车间领班简短地聊了一会儿,讨论交货日期和价格,然后等待。如果你很赶时间,也许你可以支付加班费,以便更快地完成零件,但原型制作仍然是一种耐心的锻炼。你可以得到真正的零件,但代价是宝贵的生产时间和金钱。

然后服务站带着他们的3D打印机来了。现在可以快速订购塑料原型,而且比雇佣当地商店安装机器要便宜得多。唯一的问题是材料——那些早期的一代有限元(SL)系统仅限于一种或两种类型的液态树脂光聚合物,仅适用于“展示和展示”,或作为铸造和成型的模式。

增材制造还处于起步阶段。很快就出现了其他带有令人困惑的首字母缩略词的方法。其中之一是选择性激光烧结(SLS),它使用尼龙基材料的粉末床,而不是液体树脂。这消除了在构建过程中对支撑结构的需求,从而减少了后期处理,节省了时间和金钱。

在这个时期,立体光刻术并没有坐享其成。今天的SL部件是由一系列树脂制成的,这些树脂模仿了工程塑料的一些特性。它们有不同的颜色和强度可供选择,使它们不仅仅适用于狗和小马的表演。

机械加工也经过了多年的发展。例如,Protolabs数控加工服务可以在更短的时间内交付塑料和金属的机加工部件,比从其他更传统的机加工车间获得报价所需的时间更短。上传CAD文件,选择材料和零件数量,并在需要零件时告诉我们。很有可能你明天就能得到零件,而且成本与3D打印相当,如果某些几何形状不便宜的话。

就像购买智能手机一样,今天的问题是选择。产品设计师或工程师如何知道哪种工艺最适合他或她的零件设计?由于机械加工比增材制造至少早了一个世纪,我们就从增材制造开始吧。

聚碳酸酯块料采用CNC加工
最终加工的塑料部件可用于形式和配合测试,甚至在许多情况下作为功能部件。
材料选择

大多数情况下,塑料很容易切割。当然,玻璃填充的材料在立铣刀上有点硬,而丙烯酸可能会碎裂。特氟龙比政治家还狡猾。但在大多数情况下,加工塑料是很容易的。

Protolabs可以加工30多种工程级热塑性塑料。其中一些也可以在Protolabs的添加剂方面使用,但是当涉及到材料选择和质量时,机械加工获胜轻而易举。丙烯酸,缩醛,ABS,尼龙,PC, PP, PEI和peek -这些和许多其他塑料几乎涵盖了可以想象的任何部件设计的需求。最终加工的塑料部件可用于形式和配合测试,甚至在许多情况下作为功能部件。

在塑料添加剂方面,材料选择更为有限。SL部件由光聚合物树脂制成,模仿塑料的某些特性,如ABS, PC和PP。它们适用于原型形式和配合,但对于功能部件,如果设计允许,机械加工塑料是旅行的路线。现在,SLS的情况有点不同,它使用真正的热塑性尼龙来制造零件。这一过程往往会给3D打印部件带来额外的耐用性和刚度,但颜色选择实际上是黑色和白色,表面处理不像机器零件那么好。

CNC加工的聚碳酸酯零件
对于几何形状相对简单的零件,机械加工通常是比3D打印更具成本效益的制造过程。
几何

机械加工过程有时会出现零件几何形状的不足。Protolabs采用三轴数控加工中心。这样生产出来的零件基本上是正交的:发动机支架、相机机身、恒温器的底板,甚至恒温器外壳本身——这些都是很好的加工对象。

垂直墙面上尖锐的内角是很有挑战性的,就像削面和超过几英寸深的口袋一样,但几乎所有的东西都是公平的。Protolabs计划在2015年晚些时候推出塑料数控车床服务,以匹配我们目前的金属加工数控车床。在此之前,圆柱形塑料部件——雪地摩托的传动轴,或者下一个最伟大的拖车球挂件——仍然可以被铣削(或3D打印)。

还有一些零件的设计是机械加工无法触及的。这就是加法的作用。例如,机器制造一个whiffle球是不可能的,而SL和SLS可以很容易地制造出来。在热交换器中加工内部冷却通道同样是一个挑战,但在金属3D打印过程中是可能的,例如直接金属激光烧结(摘要)。

其他部分则是一个难题。一个类环可以机械加工或印刷,但铣削掉环内的材料既浪费又耗时。这同样适用于相框或一套餐巾纸架。因为它可以打印出所需的材料,所以增材制造是最重要的。

另一个需要考虑几何因素的重要因素是,该零件最终是否会进入大批量生产的制造过程,例如:2022世界杯足球赛时间表。机械加工零件通常比添加剂零件更容易成型,原因有两个:加工中使用的材料可以更容易地在成型过程中复制,具有高度复杂几何形状的打印零件很可能必须进行修改,以便有效地成型。

抛光立体光刻零件
一旦3D打印构建完成,可以应用抛光或喷丸等二次操作来提高零件的表面光洁度质量。
公差和表面光洁度

除了材料的选择,塑料加工和增材加工之间还有其他重要的区别。在精度和表面光洁度方面,机械加工往往比SL零件更精确,具有更好的长期尺寸稳定性,两种工艺的表面光洁度大致相等。SLS零件具有比SL或机加工零件更粗糙的表面处理,并且比SL零件更稳定,并且与机加工尼龙零件的尺寸稳定性大致相同。

注射成型2022世界杯足球赛时间表

在添加剂与机械加工塑料的对话中,不确定因素是快速旋转注射成型。2022世界杯足球赛时间表尽管Protolabs的2022世界杯足球赛时间表注塑成型通常用于小批量生产,但大多数客户也使用该服务来制造小批量原型和生产部件,其周转时间与增材制造和机械加工相似。如果是这样的话,在前面提到的材料选择、几何形状和公差等方面的不同设计考虑就会发挥作用,但也许这是未来设计技巧的讨论内容。

在生产少量塑料部件时,有很多需要考虑的问题。如果你有一个设计准备好了,你最好的办法是把它上传到protolabs.com,并从每个不同的制造选项中获得一个交互式报价,以了解哪个提供最优惠的价格,应用工程师在877-479-3680。