Если вы дизайнер продукта, инженер, или предприниматель готовится к разработке прототипа, Один из первых и самых важных вопросов, с которыми вы столкнетесь, - это: Какие материалы можно использовать для обработки прототипа? Правильный выбор материала напрямую влияет на функциональность вашего прототипа, долговечность, расходы, и даже насколько хорошо он представляет собой конечный продукт. В этом руководстве, Мы сломаем все общие прототипные материалы - от металлов до пластмассы и за его пределами - исключить их ключевые свойства, Идеальные варианты использования, и советы по обработке, Таким образом, вы можете принять обоснованное решение для своего проекта.
Почему выбор материала имеет значение для обработки прототипа
Перед погружением в конкретные материалы, Давайте проясним, почему это решение так важно. Прототип - это не просто «тестовая часть» - это инструмент для проверки дизайна, Тестовая производительность, и продемонстрировать свой продукт заинтересованным сторонам. Неправильный материал может привести к:
- Неточные тесты производительности: Например, Использование слабых пластика для прототипа структурной части не будет отражать, как будет выдержать окончательная металлическая версия.
- Потраченное время и деньги: Если материал слишком сложно для машины или не отвечает потребностям вашего проекта, вам придется перезагрузить процесс прототипа.
- Плохое восприятие заинтересованных сторон: Низкокачественный прототип (НАПРИМЕР., хрупкий пластик, который легко трескается) может подорвать уверенность в вашем дизайне.
Вот почему понимание профессионалов, минусы, и наилучшее использование каждого материала очень важно. Ниже, Мы рассмотрим три основные категории прототипов материалов: Металлические сплавы, нержавеющая сталь, и пластмассы- Планируют специальные материалы для уникальных потребностей.
Металлические сплавы: Сильные и прочные материалы прототипа
Металлические сплавы являются лучшим выбором для прототипов, которые нуждаются в силе, твердость, или сопротивление износу. Они обычно используются для промышленных деталей, Автомобильные компоненты, и структурные прототипы. Давайте разберем самые популярные металлические сплавы для обработки прототипа, их свойства, и идеальные приложения.
| Металлический сплав тип | Общие оценки | Ключевые свойства | Метод обработки (ЧПУ/3D -печать) | Варианты обработки поверхности | Идеальные варианты использования прототипа |
| Алюминиевые сплавы | 2024, 6061, 6063, 6082, 7075, ADC12 | Легкий вес (плотность: 2.7 G/CM³), Хорошая сила, коррозионная устойчивость | Обработка с ЧПУ (наиболее распространенный); 3D Печать (для сложных форм) | Песчаная обработка, Анодирование, рисование | Аэрокосмические части, Автомобильные кронштейны, Электронные корпуса |
| Бронза | C51000, C54400 | Высокая пластичность, Хорошая электрическая проводимость | Обработка с ЧПУ | Полировка, покрытие | Электрические разъемы, декоративные детали |
| Латунь | C26000 (Картридж латунь) | Обрабатывается, коррозионная устойчивость, золотой внешний вид | Обработка с ЧПУ | Полировка, лакирование | Декоративные прототипы, аппаратные компоненты |
| Медь | Электролитическая медь (C11000) | Отличная электрическая проводимость, податливый | Обработка с ЧПУ, 3D Печать (металл) | Полировка, оловянное покрытие | Радиаторы, Электрические прототипы |
| Титановый сплав | TI-6AL-4V | Высокое соотношение прочности к весу, коррозионная устойчивость (Даже в соленой воде) | Обработка с ЧПУ (медленный, из -за твердости); 3D Печать | Анодирование, пассивация | Медицинские устройства, аэрокосмические компоненты |
| Магниевый сплав | AZ31B, Az91d | Ультра-легкий вес (плотность: 1.8 G/CM³), Хорошая жесткость | Обработка с ЧПУ | Химическое преобразование покрытие | Легкие автомобильные детали, потребительская электроника |
| Цинк сплав | FOR-8, Для 12 | Низкая температура плавления, легко бросить | Умирать кастинг (Для небольших партий), Обработка с ЧПУ | Хроматное конверсионное покрытие | Игрушечные прототипы, Небольшие структурные детали |
Ключевые примечания на алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы являются наиболее широко используемыми металлическими материалами для прототипов - и по уважительной причине. Оценки вроде 6061 и 6063 Легко в машине (Обработка с ЧПУ может закончить 6061 прототип через 1–3 дня) и предложить большой баланс силы и стоимости. 7075 Алюминий сильнее (Используется для частей высокого стресса) но немного сложнее в машине, Таким образом, это может добавить 1–2 дня к вашему прототипу.
После обработки, алюминиевые прототипы часто бывают Санчан Чтобы удалить следы инструмента и анодирован (Процесс, который добавляет защитный оксидный слой) для улучшения качества поверхности и долговечности. Анодирование также позволяет добавлять цвет (НАПРИМЕР., черный, серебро, синий) На ваш прототип - идеальное для презентации.
Нержавеющая сталь: Высокопрочная и коррозионная устойчивость
Нержавеющая сталь - это подмножество стали, которое содержит хром (по меньшей мере 10.5%), который придает ему отличную коррозионную стойкость. Это идеально подходит для прототипов, которые будут подвергаться воздействию влаги, химикаты, или высокая температура. Ниже приведены наиболее распространенные типы нержавеющей стали для прототипов.
| Тип нержавеющей стали | Общие оценки | Ключевые свойства | Механизм (1= Легко, 5= Жесткий) | Магнитный? | Идеальные варианты использования прототипа |
| Аустенитный (Наиболее распространенный) | 304, 316 | Немагнитный, высокая коррозионная стойкость, Герцоги | 3 (Умеренный) | Нет | Продовольственное оборудование, Медицинские инструменты, Морские части |
| Ферритный | 409, 430 | Магнитный, Хорошая коррозионная стойкость, более низкая стоимость | 2 (Легкий) | Да | Автомобильные выхлопные детали, бытовые приборы |
| Мартенсит | 410, 420 | Магнитный, затвердел (через термообработку), Высокая сила | 4 (Жесткий) | Да | Режущие инструменты, клапаны, Высоко-стрессовые механические детали |
| Оцинкованная сталь | G90, G60 | Цинковый покрыт (предотвращает ржавчину), бюджетный | 2 (Легкий) | Да | Наружные прототипы, Структурные кронштейны |
| Мягкая сталь (Низкоуглеродистая сталь) | 1018, 1020 | Бюджетный, Легко в машине, Хорошая сварка | 1 (Легкий) | Да | Основные структурные прототипы, скобки |
Почему 304 и 316 Нержавеющая сталь - лучший выбор
304 нержавеющая сталь наиболее популярен для прототипов - это доступно, Легко в машине, и работает для большинства неэффективных средств. 316 нержавеющая сталь более устойчивый к коррозии (Спасибо добавленному молибденам) но стоит на 20–30% больше. Это стоит дополнительных затрат на прототипы, которые будут подвергаться воздействию соленой воды (НАПРИМЕР., Морские части) или химикаты (НАПРИМЕР., лабораторное оборудование).
Одним из уникальных преимуществ нержавеющей стали является ее магнитное поглощение (для ферритных и мартенситных оценок). Это делает его идеальным для прототипов, которые необходимо прикрепить к магнитным поверхностям - как прототип инструмента, который должен придерживаться доски мастерской магнитов.
Пластиковые материалы: Универсальный и экономичный для прототипов
Пластмассы - самые универсальные материалы прототипа - они поставляются в широком спектре твердости, Гибкость, прозрачность, и теплостойкость. Они идеально подходят для потребительских товаров, Электроника, медицинские устройства, и прототипы, где вес или стоимость вызывают беспокойство. Давайте разберем наиболее распространенные пластмассы для обработки прототипа, Плюс, когда выбрать 3D -печать против. Обработка с ЧПУ.
Общие пластиковые материалы для прототипов
| Пластиковый тип | Общие оценки/варианты | Ключевые свойства | Обработка пригодности (3D Печать/ЧПУ) | Температурная стойкость (Максимум) | Идеальные варианты использования прототипа |
| АБС | Стандартный пресс, Высокотемпературный пресс | Воздействие, Легко в машине, бюджетный | Обработка с ЧПУ (отличный); 3D Печать (ФДМ) | 80–100 ° C. | Корпуса потребительской электроники, игрушечные прототипы |
| Стр (Полипропилен) | PP Homo, ПП сополимер | Химический устойчивый, гибкий, легкий вес | Обработка с ЧПУ; 3D Печать (ФДМ) | 100–120 ° C. | Продовольственные контейнеры, Корпуса медицинского устройства |
| ПК (Поликарбонат) | Лексан (торговая марка) | Высокая сила воздействия, прозрачный, теплостойкий | Обработка с ЧПУ; 3D Печать (SLA/FDM) | 120–135 ° C. | Защитные очки, Электронные крышки дисплея |
| ПММА (Акрил) | Плексиглас (торговая марка) | Прозрачный (92% световая передача), царапина | Обработка с ЧПУ; 3D Печать (СЛА) | 80–90 ° C. | Отображать чехлы, прозрачные прототипы |
| Пома (Ацеталь) | Отрыжка (торговая марка) | Низкое трение, Высокая жесткость, износостойкий | Обработка с ЧПУ | 100–110 ° C. | Передачи, подшипники, механические компоненты |
| Пута (Полиуретан) | Домашний Пу, Импортирован PU, Прозрачный Пу, Мягкий Пу | Гибкий (Береговая твердость: 30A - 90d), долговечный | 3D Печать (SLA для мягких вариантов); Обработка с ЧПУ (Для жестких вариантов) | 80–100 ° C. | Грязные части, схватки, Гибкие корпуса |
| Силикон | Полупрозрачный 905, 918; Прозрачный Т-4, 8678 | Теплостойкий, гибкий, биосовместимый | 3D Печать (СЛА); Кастинг плесени | 200–250 ° C. | Медицинские печати, прокладки, Гибкие прототипы |
3D Печать против. Обработка ЧПУ для пластиковых прототипов
Когда вы должны использовать 3D -печать против. Обработка ЧПУ для пластиковых прототипов? Это зависит от вашего размера партии, точные потребности, и сложность дизайна:
- 3D Печать: Лучше всего для 1–5 Прототипы единиц со сложными формами (НАПРИМЕР., решетчатые структуры, подписаны). Это быстрее для небольших партий (1–2 дней) и не требует дорогого инструмента. Однако, 3D Печатные пластмассы могут иметь немного более низкую точность (терпимость: ± 0,1 мм) по сравнению с обработкой ЧПУ.
- Обработка с ЧПУ: Идеально подходит для Маленькие партии (5–50 единиц) это нуждается в высокой точности (терпимость: ± 0,05 мм) или лучшие механические свойства. Пластмассы с ЧПУ имеют более плавные поверхности (Меньше постобработки необходимо) и более долговечны для функциональных тестов. Недостаток? Это занимает больше времени (3–5 дней) и стоит дороже для очень сложных дизайнов.
Специальные материалы для уникальных потребностей прототипа
Пока металлические сплавы, нержавеющая сталь, и пластмассы охватывают большинство потребностей прототипа, Некоторые проекты требуют специальных материалов. Они используются, когда конечный продукт будет работать в экстремальных условиях (НАПРИМЕР., высокая температура, химикаты) или имеет уникальные требования (НАПРИМЕР., Биосовместимость). Примеры включают:
- Специальные сплавы: Insonel (Для высокотемпературных аэрокосмических частей), Хастеллой (для химической устойчивости), и титановый класс 23 (биосовместимый для медицинских имплантатов). Это дороже и сложнее в машине, но необходимо для специализированных прототипов.
- Высокопроизводительные пластики: Заглядывать (Полиэфишеттон) -Теплостойкий (максимальная температура: 260° C.) и биосовместимый, используется для медицинских и аэрокосмических прототипов; ПТФЭ (Тефлон) -неприемля и химиката, используется для прототипов лабораторного оборудования.
- Составные материалы: Углеродное волокно-армирование пластмассы (CFRP) -Легкий и ультразаживый, Используется для высокопроизводительных прототипов, таких как гоночные автомобильные детали или рамы дронов.
Как выбрать правильный материал для вашего прототипа
С таким количеством вариантов, Как выбрать лучший материал для своего проекта? Следуйте этим четырем шагам:
- Определите цель вашего прототипа:
- Это для Визуальная презентация (НАПРИМЕР., Демонстрация клиента)? Расположить материалы с хорошей отделкой (НАПРИМЕР., полированная латунь, Прозрачная ПММА).
- Это для Функциональное тестирование (НАПРИМЕР., стрессовые тесты)? Выберите материал со свойствами, соответствующими конечным продуктам (НАПРИМЕР., 6061 алюминий для структурной части, которая будет алюминиевым в производстве).
- Это для Экологическое тестирование (НАПРИМЕР., устойчивость к влажности)? Выберите коррозионные материалы (НАПРИМЕР., 316 нержавеющая сталь, ПП пластик).
- Рассмотрим требования к механическим свойствам:
- Нужна сила? Идти за 7075 алюминий или 304 нержавеющая сталь.
- Нужна гибкость? Выберите мягкий ПУ или Силикон.
- Нужна прозрачность? Выберите PMMA или прозрачный ПК.
- Установить бюджет затрат:
- Низкий бюджет: ABS Пластик, мягкая сталь, или 6063 алюминий.
- Средний бюджет: 6061 алюминий, 304 нержавеющая сталь, или ПК Пластик.
- Высокий бюджет: Титановый сплав, 316 нержавеющая сталь, или Peek Plastic.
- Проверьте обработку осуществимости:
- Если в вашем дизайне есть сложные кривые или подрезки, 3D Печать (с пластиком или металлом) Может быть единственный вариант.
- Если вам нужна высокая точность, Обработка с ЧПУ лучше, чем 3D -печать для большинства материалов.
Перспектива технологии Yigu на выбор материала прототипа
В Yigu Technology, Мы считаем, что выбор материалов прототипа является совместным процессом - мы не просто «поставляем материалы», но помогаем клиентам соответствовать материалам с их целями. Наша команда: 1) Предоставляет образцы материала (НАПРИМЕР., 6061 алюминий, 304 нержавеющая сталь, АБС) Таким образом, клиенты могут проверить ощущение и закончить; 2) Рекомендует экономически эффективные альтернативы (НАПРИМЕР., 6061 вместо 7075 Если потребности в силе умеренные); 3) Оптимизирует обработку (ЧПУ/3D -печать) за каждый материал, чтобы сократить время заказа на 15–20%. Мы распределяем приоритеты прозрачно, Проблемы обработки, и компромиссы производительности заранее, чтобы избежать переделки. Для большинства проектов, Мы помогаем клиентам сузить 2–3 идеальных материалов за 1–2 дня.
Часто задаваемые вопросы:
1. Могу ли я использовать другой материал для моего прототипа, чем конечный продукт?
Да, Но только если это не влияет на цель вашего прототипа. Например, Использование ABS Plastic для визуального прототипа металлической части хорошо, так как вы только демонстрируете дизайн. Но для функционального тестирования (НАПРИМЕР., стресс или тепловые тесты), Материал прототипа должен соответствовать ключевым свойствам конечного продукта (НАПРИМЕР., сила, теплостойкость) Чтобы получить точные результаты.
2. Что более экономически эффективно: металлические или пластиковые прототипы?
Пластиковые прототипы обычно дешевле - Abs или PP пластика стоит на 30–50% меньше, чем алюминий или нержавеющая сталь. Они также требуют меньшего времени обработки (Более быстрый поворот) и снижение затрат на обработку. Однако, Если ваш прототип нуждается в силе (НАПРИМЕР., структурная часть), Металл может стоить дополнительных затрат, чтобы избежать испытаний сбоев.
3. Как я узнаю, подходит ли материал для 3D -печати против. Обработка с ЧПУ?
Проверьте две вещи: 1) Сложность дизайна: Если у вашего прототипа есть подрезки, решетчатые структуры, или внутренние каналы, 3D Печать лучше (ЧПУ не может легко достичь этих областей). 2) Размер партии: Для 1–5 единиц, 3D Печать быстрее и дешевле. Для 5+ единицы, Обработка с ЧПУ более экономически эффективна (У него более высокая скорость на единицу после настройки). Большинство пластиков и некоторых металлов (алюминий, титан) Работайте для обоих методов - представьте своего производителя для руководства, если вы не уверены.