Making acrylic prototypes is a specialized manufacturing process that transforms acrylic sheets (plexiglass) into physical models to validate product design, apparence, et les fonctionnalités. Haute transparence de l'acrylique, rigidité, and ease of processing make it ideal for prototypes in industries like consumer electronics, meubles, and display products. Unlike other materials (Par exemple, Plastique abs), les prototypes en acrylique excellent dans la simulation de l'esthétique du verre tout en offrant une meilleure résistance aux chocs. Cet article détaille le flux de travail étape par étape, choix du matériau/de l'outil, précautions de sécurité, et des applications concrètes pour aider les équipes à créer des prototypes acryliques de haute qualité.
1. Quels sont les principaux objectifs de la création de prototypes en acrylique?
Chaque étape du processus répond à des objectifs spécifiques qui garantissent que le prototype est conforme aux exigences de conception et à la faisabilité de la production..
| Objectif | Description | Exemple du monde réel |
| Validation de l'apparence | Confirmez si la transparence du prototype, couleur, et la finition de surface correspondent aux normes visuelles du produit final. | Tester si un prototype de support de téléphone en acrylique transparent a 90%+ transmittance légère (pas de nébulosité) Et un lisse, surface sans rayures. |
| Vérification de la faisabilité structurelle | Vérifiez si l'épaisseur du prototype acrylique, Chamfrones, et les positions des trous peuvent résister à une utilisation réelle (Par exemple, chargé de chargement, assemblée). | Vérifier si un prototype d'étagère en acrylique de 3 mm d'épaisseur supporte un poids de 5 kg sans se plier ni se fissurer. |
| Tests de compatibilité des assemblages | S'assurer que le prototype s'adapte aux autres composants (Par exemple, supports de métaux, pièces en plastique) dans le produit final. | Tester si les trous de charnière d'un prototype de vitrine en acrylique (diamètre: 5mm ±0,1 mm) align with metal hinge pins for smooth opening/closing. |
| Material Performance Verification | Evaluate if acrylic meets the product’s functional needs (Par exemple, résistance chimique, stabilité de la chaleur). | Confirming a food-grade acrylic container prototype resists staining from coffee or oil and doesn’t warp at 60°C (typical kitchen temperatures). |
2. Quel est le flux de travail étape par étape pour créer des prototypes en acrylique?
Le processus suit une trajectoire linéaire, detail-driven sequence—each step builds on the previous one to avoid defects and ensure precision.
2.1 Étape 1: Préparation préliminaire (Poser les bases)
Proper preparation reduces rework and ensures consistency in later stages.
2.1.1 Dessin de conception & Préparation de fichiers
- 3D Modélisation: Utilisez des logiciels professionnels comme Solide, et, ou Pour / e to create a detailed 3D model. Key design elements to include:
- Dimensions: Specify length, largeur, hauteur (Par exemple, 200mm×150mm×5mm for a phone stand).
- Détails: Ajouter (≥0,5 mm pour éviter les arêtes vives), positions des trous (diamètre, profondeur), et découpes.
- Tolérances: Établir des normes de précision (±0,1 mm pour les caractéristiques critiques telles que les trous; ±0,2 mm pour les bords non critiques).
- Conversion de fichiers: Exportez le modèle 3D vers Format STL (pour découpe CNC/laser) ou 2Format DWG/DXF (pour coupe manuelle) pour assurer la compatibilité avec les équipements de transformation.
2.1.2 Guide de sélection des matériaux
Choisissez des feuilles acryliques en fonction de l'objectif du prototype, apparence, et les besoins de performance.
| Type acrylique | Propriétés clés | Applications idéales |
| Acrylique Transparent | Transmission lumineuse élevée (90%–92%), clair comme le verre. | Vitrines, supports de téléphone, couvertures légères, ou prototypes nécessitant de la visibilité (Par exemple, une boîte de rangement transparente). |
| Acrylique coloré | Opaque ou translucide (disponible en rouge, bleu, noir, etc.), couleur uniforme partout. | Prototypes décoratifs (Par exemple, panneaux de meubles colorés, signalétique de marque). |
| Acrylique épais (10mm–20 mm) | Rigidité et capacité de charge élevées. | Parties structurelles (Par exemple, étagères en acrylique, plateaux de table, ou présentoirs robustes). |
| Acrylique fin (1mm–5 mm) | Léger, Facile à plier (avec chaleur), et rentable. | Prototypes à parois minces (Par exemple, inserts de coque de téléphone, cadres d'affichage flexibles). |
| Acrylique spécialisé | – Acrylique résistant aux chocs: 5x plus résistant que l'acrylique standard (pour des prototypes durables comme des housses de protection).- Acrylique de qualité alimentaire: Non toxique, adapté aux prototypes de cuisine/médicaux (Par exemple, Conteneurs de stockage de nourriture). | Équipement de protection, produits destinés au contact alimentaire, boîtiers de dispositifs médicaux. |
2.1.3 Outil & Préparation de l'équipement
Rassembler les outils en fonction de la méthode de coupe (manuel vs. automatisé) et besoins en post-traitement.
| Catégorie d'outils | Manual Cutting (Small/ Simple Prototypes) | Automated Cutting (Complex/Large Prototypes) | But |
| Outils de coupe | – Utility knife (with thin, lames tranchantes)- Acrylic-specific hand saw (fine teeth: 18–24 TPI)- Ruler/straightedge (for guiding cuts) | – CNC Engraving Machine: Pour précis, formes complexes (Par exemple, bords courbes, multiple holes).- Laser Cutting Machine: Uses high-energy laser beams for clean, coupes sans bavure (ideal for thin acrylic: 1mm–5 mm). | Cut acrylic sheets to the desired shape. |
| Sanding Tools | – Papier de verre (80–2000 mesh: grossier à fin)- Sanding block (pour même la pression) | – Orbital sander (with sanding pads: 80–2000 mesh)- Polishing machine (for high-gloss finishes) | Smooth rough edges and surfaces after cutting. |
| Drilling Tools | – Hand drill (variable speed)- Acrylic-specific drill bits (high-speed steel or carbide, sharpened for plastic) | – CNC drill press (for precise hole positioning and depth control) | Create holes for assembly (Par exemple, hinge pins, vis). |
| Bonding Tools | – Acrylic-specific glue (solvent-based: trichloromethane/chloroform, or water-based acrylic adhesive)- Pinces (spring clamps, C-clamps) to hold parts in place- Cotton swabs (for applying glue evenly) | – Automated glue dispensing machine (for consistent glue application in batch production) | Bond multiple acrylic components (Par exemple, attaching a shelf to a frame). |
| Équipement de sécurité | – Protective glasses (to prevent acrylic shards from eye injury)- Gants (chemical-resistant for handling glue)- Dust mask (for sanding dust) | – Safety enclosure (for laser/CNC machines)- Ventilation system (to remove fumes from glue or laser cutting) | Protect workers during cutting, ponçage, and bonding. |
2.2 Étape 2: Traitement & Production (Façonner l'acrylique)
This stage transforms raw acrylic sheets into the prototype’s basic form through cutting, forage, and bonding.
2.2.1 Coupe: Manuel vs. Méthodes automatisées
Choose the cutting method based on prototype complexity, quantité, et les besoins de précision.
| Méthode | Processus étape par étape | Avantages | Inconvénients | Exemple de cas d'utilisation |
| Manual Cutting | 1. Mark the cutting line on the acrylic sheet using a marker and ruler.2. Secure the sheet to a flat workbench with clamps.3. For straight cuts: Use a utility knife to score the line 5–10 times (appliquer une pression uniforme), then snap the sheet along the scored line.4. For curved cuts: Use a hand saw to make slow, steady cuts (follow the marked curve). | – Faible coût (no expensive equipment).- Configuration rapide (minutes to start).- Ideal for small, prototypes simples (1–2 units). | – Basse précision (±0.5mm tolerance).- Risk of uneven edges or cracking (if pressure is too high).- Not suitable for complex shapes (Par exemple, intricate cutouts). | Cutting a simple rectangular acrylic phone stand (200mm×150mm×5mm) with straight edges. |
| CNC/Laser Cutting | 1. Import the STL/DXF file into the machine’s control software.2. Définir les paramètres de coupe: – CNC: Vitesse de broche (10,000–15,000 RPM), taux d'alimentation (50–100mm/min), type d'outil (end mill for acrylic). – Laser: Pouvoir (30–50W for 1mm–5mm acrylic), vitesse (100–300mm/min), focus distance.3. Secure the acrylic sheet to the machine bed (use double-sided tape or a vacuum chuck).4. Start the machine—let it cut automatically (no manual intervention needed). | – Haute précision (±0.05mm–±0.1mm tolerance).- Faire le ménage, bords sans bavure (no sanding needed for laser cuts).- Suitable for complex shapes (Par exemple, curved cutouts, multiple holes) and batches (10+ unités). | – Coût élevé de l'équipement (CNC/laser machines: \(10k– )50k).- Longer setup time (1–2 hours for file calibration). | Cutting a complex acrylic display case with curved edges, multiple holes, and a decorative cutout pattern. |
2.2.2 Ponçage: Obtenez des surfaces lisses
Sanding removes burrs, rayures, and uneven edges from cut acrylic—critical for appearance and safety.
- Coarse Sanding (80–120 Mesh):
- Use 80-mesh sandpaper to remove large burrs from cutting (Par exemple, rough edges from manual sawing).
- Hold the sandpaper perpendicular to the acrylic surface and apply even pressure—avoid circular motions (qui provoquent un ponçage inégal).
- Medium Sanding (240–400 Mesh):
- Switch to 240–400 mesh sandpaper to smooth out scratches from coarse sanding.
- For curved edges, wrap sandpaper around a sanding block to maintain the curve shape.
- Fine Sanding (800–2000 Mesh):
- Use 800–1200 mesh sandpaper for a near-smooth finish, then 1500–2000 mesh for a polished look (critical for transparent acrylic).
- Wipe the surface with a damp cloth between sanding stages to remove dust and check progress.
2.2.3 Forage (Si des trous sont nécessaires)
Follow these steps to drill holes without cracking the acrylic (a common issue with brittle materials).
- Mark the Hole Position:
- Utilisez un pointeau central pour créer une petite empreinte au centre du trou, cela empêche le foret de glisser.
- Vérifiez à nouveau la position par rapport au dessin de conception (Par exemple, 20mm du bord pour un trou de charnière).
- Choisissez le bon foret:
- Utiliser forets spécifiques à l'acrylique (affûté avec un angle de 60°) ou acier à grande vitesse (HSS) morceaux. Évitez les morceaux de bois/métal (ils provoquent une fonte ou une fissuration).
- Configurer la perceuse:
- Réglez la vitesse de perçage à faible à moyen (1000–1500 tr / min)—la vitesse élevée génère de la chaleur, qui fait fondre l'acrylique.
- Fixez la feuille acrylique à un établi (utiliser des pinces) and place a scrap piece of wood under the hole area (prevents the acrylic from chipping when the drill exits).
- Drill Carefully:
- Apply light, steady pressure—let the drill bit do the work (too much pressure cracks the acrylic).
- Pause periodically to cool the drill bit with water (réduit l'accumulation de chaleur).
2.2.4 Liaison (Pour les prototypes multi-composants)
Bonding joins multiple acrylic parts into a single prototype—use acrylic-specific glue for strong, clear bonds.
- Prepare the Surfaces:
- Clean the bonding surfaces with alcool isopropylique Pour enlever l'huile, poussière, or sanding residue (dirty surfaces weaken the bond).
- Ensure the surfaces are flat and aligned (use a ruler to check—misaligned parts cause gaps).
- Apply Glue:
- Pour petites pièces: Use a cotton swab to apply a thin, even layer of solvent-based glue (trichloromethane) to one surface—avoid excess glue (it causes cloudiness).
- Pour les grandes pièces: Use a glue syringe to apply glue along the edge (1–2mm bead) for consistent coverage.
- Clamp and Cure:
- Press the parts together firmly and secure them with clamps (spring clamps for small parts; C-clamps for large parts).
- Let the glue cure at room temperature (25°C–30°C) pour 4–24 heures (solvent-based glue takes longer to cure than water-based glue).
- Do not move the parts during curing—this disrupts the bond.
2.3 Étape 3: Post-traitement (Affiner le prototype)
Post-processing enhances the prototype’s appearance, fonctionnalité, et durabilité.
2.3.1 Polissage (Facultatif: Pour des finitions très brillantes)
Polishing is recommended for transparent or decorative prototypes to achieve a glass-like shine.
| Méthode de polissage | Processus | Mieux pour |
| Polissage manuel | 1. Appliquer une petite quantité de acrylic polishing paste (containing cerium oxide) to the surface.2. Use a soft, clean cloth to polish in circular motions (apply light pressure) for 5–10 minutes.3. Wipe off excess paste with a damp cloth and buff with a dry cloth for a final shine. | Petits prototypes (Par exemple, supports de téléphone, small display cases) or hard-to-reach areas (bords courbes). |
| Machine Polishing | 1. Attach a soft polishing wheel (cotton or felt) to a low-speed polisher (1000–1500 tr / min).2. Apply polishing paste to the wheel and gently touch it to the acrylic surface.3. Polish in a back-and-forth motion (follow the grain from sanding) until the surface is glossy. | Gros prototypes (Par exemple, étagères en acrylique, plateaux de table) or batch production. |
2.3.2 Nettoyage & Inspection finale
- Nettoyage: Wipe the prototype with clean water or a mild detergent to remove glue residue, pâte de polissage, or dust. For stubborn residue, utiliser une brosse douce (avoid abrasive sponges, qui gratte l'acrylique).
- Séchage: Pat the prototype dry with a lint-free cloth (microfiber cloths work best) to prevent water spots.
- Inspection finale: Check for defects using this checklist:
- Apparence: Pas de rayures, cloudiness, or glue residue; transparent parts have 90%+ transmittance légère.
- Dimensions: Use digital calipers to verify key dimensions (Par exemple, diamètre du trou: 5mm ±0,1 mm; longueur: 200mm ±0,2 mm).
- Intégrité structurelle: Test bonds (gently pull parts—no separation) and load-bearing capacity (Par exemple, place 5kg on a shelf prototype—no bending).
- Sécurité: Ensure all edges are chamfered (no sharpness) and no small parts pose choking hazards (pour les produits de consommation).
3. Quelles sont les précautions de sécurité critiques?
Acrylic processing involves sharp tools, toxic glue, and heat—follow these rules to avoid injury and defects.
3.1 Coupe & Sécurité du forage
- Wear Protective Gear: Always use protective glasses (prevents acrylic shards from entering the eyes) et des gants (avoids cuts from sharp edges).
- Secure the Acrylic: Never hold the sheet by hand while cutting/drilling—use clamps to fix it to a workbench (prevents slipping and accidents).
- Laser Cutting Ventilation: If using a laser cutter, ensure the workspace has a ventilation system (laser cutting acrylic releases fumes that irritate the lungs).
3.2 Sécurité de la colle
- Use in a Well-Ventilated Area: Solvent-based glues (Par exemple, trichloromethane) emit toxic fumes—work near an open window or use a fume hood.
- Avoid Skin Contact: Wear chemical-resistant gloves (nitrile or latex) when handling glue—direct contact causes skin irritation.
- Store Glue Properly: Keep glue in a sealed container away from heat and flames (solvent-based glue is flammable).
3.3 Sécurité de la manutention des matériaux
- Prevent Cracking: Acrylic is brittle—avoid dropping or bending thick sheets (they break easily). Pour les feuilles minces, roll them (don’t fold) for storage.
- Avoid Heat Exposure: Acrylic softens at 80°C–100°C—keep prototypes away from heaters, direct sunlight, or hot surfaces (empêche la déformation).
4. Qu'est-ce qu'un exemple concret: Prototype de support de téléphone en acrylique transparent?
Let’s apply the workflow to a common consumer prototype: a 200mm×150mm×5mm transparent acrylic phone stand.
- Préparation préliminaire:
- Conception: Create a 3D model with a 15° angle (for phone support), 2mm chamfers on all edges, and two 5mm holes (for cable management).