CNC-freesprototyping: alles wat u moet weten

Met CNC-freesprototyping worden CAD-ontwerpen snel omgezet in nauwkeurige prototypes. Hierdoor kunnen ontwerpfouten vroegtijdig worden opgespoord en gecorrigeerd voordat de massaproductie plaatsvindt.

CNC-freesprototyping is een optimaal productie op aanvraag proces voor het maken van prototypes in een korte periode. Het wordt veel gebruikt wanneer de productie op kleine schaal is om een ​​tastbaar en visueel aantrekkelijk model van het eindproduct te produceren. Bijgevolg kan CNC-frezen worden gedefinieerd als de techniek om een ​​ontwerp van een computerondersteund ontwerpprogramma in de realiteit te brengen. CNC-freesprototyping stelt fabrikanten in staat om de problemen te identificeren die waarschijnlijk in het ontwerp zullen optreden en deze op te lossen voordat ze overgaan tot echte productie.

Waarom is CNC-freesprototyping een belangrijk proces?

Precisie CNC-frezen

CNC-frezen wordt veel toegepast in rapid prototyping omdat het nauwkeurig is. De nauwkeurigheid wordt bereikt door de toepassing van computergestuurde beweging van het werkstuk en het snijgereedschap. Deze geavanceerde besturingen controleren uw ontwerp op alle mogelijke manieren om ervoor te zorgen dat het prototype zo dicht mogelijk bij het werkelijke product ligt. Bovendien is frezen een snel proces. Een ander voordeel van CNC-prototypebewerking ten opzichte van andere technieken zoals spuitgieten, is dat het geen maanden duurt om de mallen klaar te maken, zoals het geval is bij spuitgieten. Het begint met het maken van het driedimensionale computerondersteunde ontwerpmodel van het product. Dit model wordt vervolgens omgezet in CAM-bestanden die de G-code bevatten waarmee de CNC-machine wordt aangestuurd.

Beperkingen van CNC-freesprototyping

Er zijn echter ook enkele nadelen aan CNC-frezen, namelijk:  

Geometrische beperkingen: 

CNC-freesmachines werken van buitenaf en zijn daarom beperkt tot het soort interne vormen dat ze kunnen creëren. Andere zijn Additive manufacturing bouwt een onderdeel van binnenuit op en is geschikter voor complexe geometrieën. 

Subtractief proces: 

CNC-frezen is een type subtractieve productie, omdat het de verwijdering van materiaal inhoudt om het eindproduct te krijgen. Dit kan leiden tot meer materiaalgebruik dan bij additieve processen waarbij producten in lagen of door middel van gelaagdheid worden opgebouwd. CNC-frezen kan dus duurder zijn in termen van het gebruikte materiaal. 

Kostenfactoren: 

Vergeleken met 3D-printen is rapid prototyping CNC-frezen relatief duurder vanwege de hoge kosten van de gebruikte materialen. Hierdoor zijn de extra kosten echter gerechtvaardigd, aangezien de nauwkeurigheid hoger is en de verscheidenheid aan materialen die kunnen worden gebruikt breder is. 3D-printen is echter beperkt tot goedkopere materialen zoals PLA, die mogelijk niet aan alle prototypingbehoeften voldoen. 

Technische expertise nodig: 

De Politia Militar hield zelfs tijdens de pre-carnaval festiviteiten de zaken al nauwlettend in de gaten. snelle cnc-prototyping frezen vereist technische vaardigheden in het ontwerpen van CAD-bestanden en het bedienen van de CNC-machines. Dit zijn allemaal relevante vaardigheden die kunnen helpen bij het maken van prototypes.

Waarom is CNC-frezen geschikt voor prototyping?

CNC gefreesde prototype onderdelen

CNC-frezen is de beste optie voor prototyping om meerdere redenen. Ten eerste is het nauwkeurig en precies tot een zeer hoog niveau bij het geven van resultaten. Dit wordt mogelijk gemaakt door de toepassing van computerbesturingen die de beweging van het werkstuk en het freesgereedschap regelen. Deze besturingen richten zich op alle aspecten van uw ontwerp en verifiëren of het prototype overeenkomt met het eindproduct. 

Het andere voordeel van het gebruik van CNC-frezen bij prototyping is dat het snel is. Dit is anders dan bij andere processen zoals spuitgieten, waarbij het voorbereiden van mallen en toleranties enkele maanden kan duren. 

CNC-frezen omvat het gebruik van een 3D CAD-model van het product dat wordt omgezet naar CAM-bestanden. Deze bestanden zijn de G-codebestanden die worden gebruikt in het proces van het prototypen van het ontwerp door de CNC-freesmachine.

CNC-freesprototypingbewerkingen

Hieronder volgt de classificatie van CNC-freesprototypingbewerkingen: 

CNC-frezen omvat verschillende bewerkingen voor het maken van prototypes. Welke bewerking het beste is, hangt af van factoren als de complexiteit van het ontwerp en het type materiaal dat gebruikt moet worden.

Frezen

CNC frezen

CNC-frezen omvat een freesmachine om prototypeonderdelen te maken na het snijden van een werkstuk. Dit is een proces van materiaalverwijdering waarbij de snijgereedschappen multipoint zijn en het werkstuk in verschillende vormen en maten snijden in één omwenteling. De mate van complexiteit van het ontwerp bepaalt de diepte van het type sneden dat moet worden gemaakt en het aantal assen van de freesmachine. Bij complexere bewerkingen kunnen freesmachines meer assen aan de bewerking toevoegen om de precisie en veelzijdigheid van de snede te vergroten.

CNC Draaien

CNC-gedraaide onderdelen

Draaien gebeurt voornamelijk op draaibanken, maar kan ook op geselecteerde CNC-freesmachines. Bij deze bewerking wordt het werkstuk rondgedraaid terwijl het snijgereedschap vast blijft en het materiaal wordt afgesneden om cilindrische vormen te krijgen. Dit proces is met name handig voor het maken van fijne details en enkellaags structuren op de buitenkant en binnenkant van de huid van een prototype.

Meerassig frezen

Meerassige CNC-frezen

Multi-assig frezen is een bewerking die in meerdere assen kan worden uitgevoerd en is geschikt voor het maken van prototypes van complexe vormen. CNC-freesmachines kunnen van verschillende typen zijn, afhankelijk van het aantal assen dat ze kunnen bedienen; het kan 4-assig, 5-assig, 6-assig en tot 9-assig zijn. Hoe meer assen de machine heeft, hoe beter deze complexe vormen en kleine toleranties op het onderdeel kan produceren.

Hoe beoordeelt u de vereisten voor CNC-freesprototyping?

Bij het bepalen of u CNC-frezen voor prototyping moet gebruiken, moet u rekening houden met een aantal belangrijke factoren: 

• Afmetingen: De grootte van het prototype bepaalt het soort materiaalblok of voorraad dat moet worden gebruikt en de juiste CNC-freesmachine die moet worden gebruikt. Zorg ervoor dat de machine de grootte van het te produceren prototype gemakkelijk kan verwerken. 

• Materiaal: De kosten van het materiaal zijn een ander aspect dat in overweging wordt genomen bij het kiezen van het te gebruiken materiaal. CNC-frezen is echter niet beperkt tot het gebruik van dure materialen zoals ABS, terwijl metaal zoals roestvrij staal nog duurder is. Van de metalen, aluminium prototyping is relatief goedkoop en biedt onderdelen met uitzonderlijke prestaties voor verschillende sectoren.

• Afwerkingsopties: Kies de finaliseringsopties voor het onderdeel. U kunt het in de bewerkte staat laten of u kunt het parelstralen, anodiseren of plateren. Het type afwerking dat wordt gebruikt, bepaalt de esthetische waarde en bruikbaarheid van het prototype. 

• complexiteit: Het detailniveau van het ontwerp bepaalt de tijd die nodig is voor CNC-frezen. Extra functies zoals schroefdraadgaten of gegraveerde ontwerpen zouden meer tijd kosten om te bewerken en vereisen mogelijk complexere machines met meer assen, wat kostbaar zou zijn. 

• Tolerantie (nauwkeurigheid): Hogere tolerantievereisten maken het proces nauwkeuriger en dit is normaal gesproken tijdrovend en kostbaar vergeleken met het algemene prototypingproces. Voordat u verdergaat, moet u het nauwkeurigheidsniveau beoordelen dat vereist is in het project. 

• Type CNC-freesmachine: Freesmachines zijn veelzijdiger dan CNC-draaimachines, maar ze zijn over het algemeen duurder. Frezen is echter veelzijdiger in termen van flexibiliteit, vooral voor ingewikkelde ontwerpen, en daarom wordt het veel gebruikt voor de meeste prototypes.
• Aantal: Het aantal prototypes heeft ook invloed op de kosten, want hoe meer prototypes er nodig zijn, hoe hoger de kosten. De productie van meerdere onderdelen kan goedkoper zijn per eenheid vanwege het principe van schaal. De insteltijd wordt verdeeld over meer eenheden en daarom is de productie van een groter aantal items economischer.

Voordelen van CNC-frezen voor prototypes

Wanneer u CNC-frezen overweegt voor het maken van prototypes, zijn er verschillende belangrijke voordelen die dit tot een betere keuze maken: Wanneer u CNC-frezen overweegt voor het maken van prototypes, zijn er verschillende belangrijke voordelen die dit tot een betere keuze maken: 

1. Hoge Nauwkeurigheid en Precisie

CNC-frezen maakt het mogelijk om prototypes te maken die nauwkeurig en precies zijn. Dit wordt gedaan door middel van computergestuurde snijgereedschappen, omdat ze alleen naar een precieze afmeting kunnen bewegen. Meestal zijn fouten in het prototype te wijten aan ontwerpfouten en niet aan de bewerking. 

2. Rendabel 

CNC-frezen is goedkoper, met name bij het maken van prototypes in korte productieseries. Deze kleine series zijn handig omdat ze de fabrikant in staat stellen het product fysiek en praktisch te onderzoeken voordat het in massaproductie gaat. Als er in deze fase onvolkomenheden worden ontdekt, is het relatief goedkoop om deze te corrigeren in vergelijking met wanneer massaproductie gaande is. 

3. Consistentie en herhaalbaarheid 

CNC-frezen is een zeer nauwkeurig proces en dit houdt in dat als hetzelfde proces en ontwerp wordt gebruikt, de ontwikkelde prototypes erg op elkaar zullen lijken. Deze consistentie maakt het mogelijk om een ​​prototype te hebben dat zo dicht mogelijk bij het originele ontwerp ligt, in tegenstelling tot bij spuitgieten waarbij de mallen kunnen slijten en kleine veranderingen in het ontwerp kunnen veroorzaken. 

4. Materiële veelzijdigheid 

CNC-frezen is uniek omdat het met verschillende materialen kan werken. In tegenstelling tot processen zoals 3D-printen of spuitgieten, die nogal beperkt zijn in termen van beschikbare materialen, kan CNC-frezen bijna elk materiaal verwerken. Dit zijn materialen zoals ABS, Teflon, polycarbonaat, aluminium, staal, titanium en messing, onder andere. 

5. Tijdbesparend proces 

CNC-frezen is een tijdbesparend proces. In tegenstelling tot andere methoden is het niet nodig om mallen te maken; het is dus makkelijker en sneller om prototypes te ontwikkelen. Ook zijn ontwerpwijzigingen eenvoudig omdat er wijzigingen kunnen worden aangebracht in CAD- en CAM-bestanden en het prototype kan eenvoudig opnieuw worden bewerkt zonder dat er veel tijd wordt verbruikt.

Voorbereiding van kwalitatieve CAD-modellen voor CNC-freesprototypebewerking

De nauwkeurigheid van een prototype dat is gefreesd door CNC hangt af van het CAD-model dat is gebruikt. Deze ontwerpen geven details van het uiterlijk van het onderdeel en de afmetingen die nodig zijn voor de productie, en daarom zijn nauwkeurige modellen nodig voor nauwkeurige onderdelen. Hier zijn enkele tips voor het voorbereiden van effectieve CAD-modellen: Hier zijn enkele tips voor het voorbereiden van effectieve CAD-modellen:  

1. Een goede checklist ontwikkelen en naleven 

Maak allereerst een lijst van de ontwerpaspecten en -mogelijkheden die in het prototype moeten worden opgenomen. Het is altijd gemakkelijker om alle vereiste functies op te nemen bij het ontwerpen van een CAD-bestand dan wanneer het bestand al is gemaakt. 

2. Wanddikte definitief maken 

Zorg er bij het maken van uw CAD-tekeningen voor dat de dikte van de wand goed in acht wordt genomen. Dunne wanden zijn ook niet wenselijk, omdat ze de mechanische integriteit van de onderdelen die door CNC-machines worden gefreesd, verzwakken. Voor metalen onderdelen is het noodzakelijk om een ​​minimale dikte van de wanden te handhaven. Dit wordt doorgaans bij voorkeur op 8 millimeter gesteld. Voor kunststof onderdelen is een dikte groter dan 1 millimeter aan te raden. 

3. Ontwerpelementen optimaliseren 

De ontwerpkenmerken zoals holtes en gaten moeten zo worden ontworpen dat ze het CNC-frezen verbeteren. Bijvoorbeeld, bij een eindfreesbewerking is de maximale diepte die kan worden bereikt normaal gesproken gelijk aan drie keer de diameter van het gereedschap. Daarom is het noodzakelijk om holtediameters correct te definiëren en deze te beperken op basis van het potentieel van het gereedschap.  

4. CAD Computerondersteund Ontwerp 

Het type CAD-software dat wordt gebruikt bij het maken van het prototype kan de kwaliteit van het geproduceerde prototype sterk beïnvloeden. Afhankelijk van het type werk kunnen verschillende industrieën verschillende CAD-tools gebruiken, dus kies het meest geschikte programma. Het type CAD-software dat bijvoorbeeld nuttig is in de werktuigbouwkunde, is niet nuttig in de architectuur en vice versa. Selecteer het CAD-programma dat voldoet aan de behoeften van het prototype dat u wilt maken. 

5. Tekeningen vereenvoudigen 

CAD stelt u in staat om op veel manieren een prototype te ontwerpen, maar het is raadzaam om de complexiteit van het ontwerp te minimaliseren om het aantal benodigde bewerkingen in het bewerkingsproces te minimaliseren. Als u met complexe componenten werkt, probeer dan het ontwerp op te delen in verschillende onderdelen die later worden geassembleerd, het zal gemakkelijker te bewerken zijn.

Toepassingen van CNC-freesprototyping in verschillende vakgebieden

CNC-freesprototyping is cruciaal in bijna alle industrieën die functionele en nauwkeurige prototypes nodig hebben. Dit is hoe verschillende sectoren CNC-frezen gebruiken voor hun prototypingbehoeften: 

medische industrie 

Vooral de medische sector kan zich geen enkele fout veroorloven. CNC-frezen wordt gebruikt bij de productie van nauwkeurige prototypes van medische apparatuur om ervoor te zorgen dat ze in alle opzichten op het eindproduct lijken. Objecten zoals ortheses, behuizingen, implantaten en MRI-onderdelen worden gemaakt met behulp van CNC-frezen om ervoor te zorgen dat ze werken zoals vereist, waardoor het tolerantieniveau wordt verlaagd.  

Automotive Industry 

CNC-frezen wordt door autofabrikanten toegepast om modellen van nieuwe auto-onderdelen te maken. Dergelijke prototypes moeten nauwkeurig zijn om in het uiteindelijke ontwerp te worden opgenomen. CNC-frezen wordt ook gebruikt bij de ontwikkeling van prototypes van andere transportindustrieën, zoals de scheepvaart- en vrachtwagenindustrie, om ervoor te zorgen dat elk onderdeel van de juiste standaard is vóór massaproductie. 

Luchtvaartindustrie 

CNC-frezen wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie voor prototyping vanwege de hoge mate van nauwkeurigheid die vereist is. Enkele voorbeelden van de items die worden gefreesd, zijn landingsgestelpoorten, bussen en vleugelprofielen waar prototypes worden geproduceerd om de functionaliteit en duurzaamheid te testen. Dit proces is nuttig om fouten te voorkomen die fataal kunnen zijn of de prestaties in echte vliegtuigen kunnen belemmeren. 

Militaire en defensie-industrie 

In de militaire en defensie-industrie wordt CNC-frezen toegepast bij de productie van prototypes van munitie, voertuigen en communicatieapparatuur. Deze prototypes zijn erg belangrijk omdat ze worden gebruikt om onderdelen te testen en te verfijnen voordat ze in massa worden geproduceerd, aangezien de betreffende vakgebieden een hoge mate van precisie vereisen.

CNC-freesprototypes versus spuitgietprototypes 

Laten we onderscheid maken tussen CNC-freestechnieken en spuitgietprototypingtechnieken.

Onderdeeltolerantie 

CNC-frezen is nauwkeuriger dan conventioneel frezen met toleranties die normaal gesproken binnen ±0.01 mm liggen. Deze hoge nauwkeurigheid wordt toegeschreven aan het feit dat de controlesystemen goed ontwikkeld zijn en de gebruikte gereedschappen van zeer hoge kwaliteit zijn. De prototypes die met behulp van spuitgieten worden gemaakt, hebben echter een tolerantieniveau van ±0 tot 1 mm. Deze variatie wordt toegeschreven aan het feit dat het materiaal dat in het proces wordt gebruikt, krimpt tijdens de afkoelperiode van het proces. 

Prototypemateriaal 

Spuitgieten houdt zich voornamelijk bezig met kunststoffen en elastomeren. Dit omvat het plaatsen van mallen en het vervolgens gieten van het gesmolten materiaal over de mallen. CNC-frezen kan daarentegen werken op alle soorten materialen die in de industrie worden gebruikt. Vergeleken met andere materialen die worden gebruikt bij het maken van prototypes, kan Prolean Tech worden toegepast op metalen, kunststoffen en zelfs hout, waardoor het veelzijdiger is in het voldoen aan de verschillende prototypevereisten. 

Oppervlaktekwaliteit 

Enkele van de oppervlaktedefecten die opvallen op de spuitgegoten onderdelen zijn kromtrekkende zinksporen en vloeilijnen. Deze onvolkomenheden zijn niet alleen zichtbaar aan de buitenkant van het prototype, maar ook op het werk van het prototype. Over het algemeen is de oppervlakteafwerking van het onderdeel dat is geproduceerd door middel van CNC-frezen gladder dan bij conventioneel frezen. Het soort gereedschap dat wordt gebruikt in het freesproces dat wordt gebruikt in Prolean Tech, is efficiënter dan de meeste andere soorten freesprocessen.

Overeenkomsten tussen CNC-freesprototypes en 3D-printprototypes door Prolean Tech

Materiale consumptie 

3D-printen is economisch in het gebruik van materiaal, omdat het materiaal alleen wordt gebruikt bij het maken van het object. Het bouwt ze vanaf de grond af op en gebruikt alleen wat nodig is om het volgende niveau van de structuur te construeren. Aan de andere kant wordt bij CNC-frezen materiaal uit een blok materiaal gesneden en dit leidt tot meer afval. Dit maakt 3D-printen een duurzamere optie voor kleine prototypes in vergelijking met de conventionele productiemethoden. 

Kosten voor prototypen 

Vergeleken met 3D-printen is CNC-frezen iets duurder. Dit komt doordat er behoefte is aan verschillende gereedschappen en vooral de hoge investering in CNC-machines. Desalniettemin is 3D-printen goedkoper qua opzet en materiaal, waardoor het geschikter is voor kleine aantallen of een enkel prototype. 

Ondersteunde materialen 

CNC-frezen is flexibel en kan worden gebruikt op verschillende materialen, waaronder metalen en kunststoffen. Prolean Tech biedt freesdiensten en dankzij de flexibiliteit kan het bedrijf met elk type materiaal omgaan. 3D-printen werkt voornamelijk met thermoplasten en verschuift geleidelijk naar metalen met behulp van moderne technologieën; het heeft echter enkele nadelen vergeleken met CNC-frezen. 

Onderdeeltolerantie en taaiheid 

CNC-frezen heeft ook de volgende voordelen: een hoge nauwkeurigheid van ± 0 mm, waardoor de prototypes de juiste maat hebben en langer herbruikbaar zijn. Sommige technologieën, zoals Direct Metal Laser Sintering (DMLS), hebben bijvoorbeeld toleranties tot ± 01 mm. DMLS is nauwkeurig, maar niet zo nauwkeurig of krachtig als CNC-frezen. De CNC-freesonderdelen zijn meestal harder, wat wenselijk is voor toepassingen waarbij waarschijnlijk veel kracht wordt uitgeoefend.

Prolean Tech CNC-freesdiensten voor prototypeproductie in een sneller tempo

ProleanTech is een China voor snelle prototyping bedrijf dat zich bezighoudt met cnc-freesdiensten en al meer dan twintig jaar op de markt is. Ze gebruiken de nieuwste technologie in hun productie om hoge precisie te garanderen van de ontwikkelingsfase tot de productiefase. Ervaring is de garantie voor het ontwikkelen van prototypes van hoge kwaliteit die voldoen aan bepaalde kenmerken als het gaat om Prolean Tech. Om te profiteren van de beste cnc prototypeserviceUpload vandaag nog uw CAD-bestanden om een ​​DfM-rapport en een gedetailleerde offerte te ontvangen.

Veelgestelde vragen

Vraag 1. Welke materialen worden gebruikt bij het CNC-frezen van prototypes? 

De volgende materialen kunnen worden gebruikt bij het maken van CNC-freesprototypes: aluminium, roestvrij staal en messing. Ze kunnen ook worden gemaakt van kunststoffen zoals ABS, nylon, polycarbonaat en hout. 

Vraag 2. Is er een betere manier om een ​​prototype te maken dan CNC-frezen? 

CNC-frezen is het meest voordelig wanneer het wordt gebruikt voor het maken van stijve en nauwkeurige prototypes. De beste keuze is echter relatief aan de behoefte aan het materiaal, de behoefte aan de vereiste structuur en het beschikbare project. Volgens deze criteria kunnen er andere processen zijn die geschikter zijn, bijvoorbeeld 3D-printen of spuitgieten. 

Vraag 3. Welke factoren beïnvloeden de kosten van CNC-frezen?

De kosten van CNC-frezen zijn afhankelijk van het ontwerp van het onderdeel, de tolerantie en het materiaal dat wordt gebruikt bij het freesproces, het type CNC-machine dat wordt gebruikt en het type oppervlakteafwerking dat op het werkstuk vereist is.