Tipos de equipos de creación rápida de prototipos
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Los principios, el flujo del proceso y las características técnicas de la tecnología de creación rápida de prototipos;
La creación rápida de prototipos pertenece a la creación de prototipos discretos/acumulativos. Basado en el principio de formación, se propone una nueva forma de pensar en el modelo dimensional, que consiste en almacenar en cuadrícula el modelo tridimensional de la pieza hecha en la computadora y superponerlo en capas para obtener la información de contorno bidimensional de la cruz de cada capa. sección. En base a esta información del contorno, se genera automáticamente la ruta de procesamiento. Bajo el control del sistema de control, el cabezal de moldeo solidifica o corta selectivamente el material de moldeo capa por capa para formar piezas de contorno de cada sección, que se apilan capa por capa en una pieza en bruto tridimensional. Luego, la pieza en bruto se procesa posteriormente para formar la pieza.
El proceso de creación rápida de prototipos es el siguiente:
l) Establecer un modelo tridimensional del producto. Dado que el sistema RP está controlado directamente por el modelo CAD 3D, primero se debe construir el modelo CAD 3D de la pieza a procesar. Los modelos CAD tridimensionales se pueden construir directamente mediante software de diseño asistido por computadora (como Pro/E, I-DEAS, Solid Works, UG, etc.). ), o los dibujos bidimensionales de los productos existentes se pueden convertir en modelos tridimensionales, o las entidades del producto se pueden escanear con láser y CT para obtener datos de la nube de puntos, y luego el modelo tridimensional se puede construir mediante ingeniería inversa. .
2) Procesamiento aproximado de modelos tridimensionales. Dado que los productos suelen tener algunas superficies irregulares de forma libre, es necesario aproximar el modelo antes del procesamiento para facilitar el procesamiento de datos posterior. El archivo en formato STL se ha convertido en un archivo de interfaz casi estándar en el campo de la creación rápida de prototipos con su formato simple y práctico. Utiliza una serie de pequeños planos triangulares para aproximarse al modelo original. Cada triángulo pequeño se describe mediante tres coordenadas de vértice y un vector normal, y el tamaño del triángulo se puede seleccionar de acuerdo con los requisitos de precisión. Los archivos STL tienen dos formas de salida: código binario y código ASCll. La forma de salida del código binario ocupa mucho menos espacio que la forma de salida del archivo del código ASCII, pero la forma de salida del código ASCII se puede leer y verificar. El software CAD típico tiene la función de convertir y generar archivos en formato STL.
3) Cortar el modelo tridimensional. De acuerdo con las características del modelo a procesar, se selecciona la dirección de procesamiento adecuada y el modelo aproximado se corta con una serie de planos a ciertos intervalos en la dirección de la altura de formación para extraer la información del perfil de la sección transversal. El espaciado es generalmente de 0,05 mm ~ 0,5 mm, y normalmente se utiliza 0,1 mm. Cuanto más corto sea el intervalo, mayor será la precisión del moldeo, pero cuanto mayor sea el tiempo de moldeo, menor será la eficiencia. Por el contrario, cuanto menor sea la precisión, mayor será la eficiencia.
4) Procesamiento de conformado. De acuerdo con el perfil de la sección transversal de la rebanada, bajo el control de la computadora, el cabezal formador correspondiente (cabezal láser o boquilla) realiza un movimiento de escaneo de acuerdo con la información del perfil de la sección transversal, apila el material capa por capa en el banco de trabajo. , y luego une las capas para finalmente obtener el producto Prototype.
5) Postprocesamiento de piezas moldeadas. Las piezas moldeadas se sacan del sistema de moldeo y se muelen, se pulen, se recubren o se colocan en un horno de alta temperatura para su posterior sinterización y mejorar aún más la resistencia.
La tecnología de creación rápida de prototipos tiene las siguientes características importantes:
l) Puede fabricar cualquier entidad geométrica tridimensional compleja. Debido a la adopción del principio de moldeado discreto/apilado, un proceso de fabricación tridimensional muy complejo se simplifica en la superposición de procesos bidimensionales, y se puede realizar el procesamiento de piezas de cualquier forma compleja. Cuanto más compleja sea la pieza, más obvias serán las ventajas de la tecnología RP. Además, la tecnología RP es especialmente adecuada para piezas con cavidades y superficies complejas, que son difíciles o incluso imposibles de fabricar con métodos tradicionales.
2) Rapidez. Modificando o reorganizando el modelo CAD, se puede obtener información de diseño y procesamiento de nuevas piezas. Las piezas se pueden fabricar en unas pocas horas o decenas de horas, lo que tiene la característica destacada de una fabricación rápida.
3) Alta flexibilidad. El complejo proceso de fabricación no requiere plantillas ni herramientas especiales, lo que permite producir rápidamente herramientas, prototipos o piezas.
4) La tecnología de creación rápida de prototipos ha logrado dos objetivos avanzados perseguidos por la ingeniería mecánica durante muchos años, a saber, la integración del proceso de extracción de materiales (gas, líquido, fase sólida) y el proceso de fabricación, y la integración del diseño ( Integración CAD) y fabricación (CAM).
5) Combine ingeniería inversa, tecnología CAD, tecnología de red y realidad virtual para convertirse en una poderosa herramienta para el rápido desarrollo de productos.
Por lo tanto, la tecnología de creación rápida de prototipos juega un papel cada vez más importante en el campo de la fabricación y tendrá un impacto importante en la industria manufacturera.
Clasificación de la tecnología de creación rápida de prototipos;
La tecnología de creación rápida de prototipos se puede dividir en dos categorías principales según el método de creación de prototipos: tecnología láser basada en láser y otras fuentes de luz, como la máquina de estereolitografía. (SLA), fabricación de sólidos en capas (LOM), sinterización selectiva de polvo por láser (SLS), modelado por deposición de forma (SDM), etc. Tecnologías de inyección como el modelado por deposición fundida (FDM), la impresión tridimensional (3DP) y la deposición por chorro multifásico (MJD). A continuación se muestra una breve introducción a las tecnologías más maduras.
1. Proceso SLA (aparato de estereolitografía) El proceso SLA, también conocido como modelado luminoso o estereolitografía, fue patentado por Charles Hull de Estados Unidos en 1984.
En 1988, American 3D Systems lanzó el prototipo comercial SLA-I, que fue la primera máquina de creación rápida de prototipos del mundo. Las máquinas de moldeo SLA ocupan una gran parte del mercado de equipos RP.
La tecnología SLA se basa en el principio de fotopolimerización de la resina líquida fotosensible. Este tipo de material líquido puede sufrir rápidamente una reacción de fotopolimerización bajo la irradiación de luz ultravioleta de una determinada longitud de onda e intensidad, el peso molecular aumenta bruscamente y el material cambia de líquido a sólido.
Principio de funcionamiento de SLA: el rayo láser lleno de resina líquida fotopolimerizable en el tanque de líquido se puede escanear sobre la superficie del líquido bajo la acción del espejo de desviación, la trayectoria de escaneo y la presencia o ausencia de luz. son controlados por la computadora. Allí donde incide la luz, el líquido se solidifica. Cuando comienza el moldeo, la plataforma de trabajo se encuentra a cierta profundidad por debajo del nivel del líquido. El punto de luz enfocado escanea punto por punto sobre la superficie del líquido según las instrucciones de la computadora, es decir, se solidifica punto por punto. Cuando se escanea una capa, las áreas no irradiadas siguen siendo resina líquida. Luego, la plataforma elevadora hace descender la plataforma una capa y la capa formada se cubre con una capa de resina. El raspador alisa la resina con mayor viscosidad y luego escanea la siguiente capa. La capa recién circulada se une firmemente a la capa anterior. Esto se repite hasta que se fabrica toda la pieza y se obtiene un modelo sólido tridimensional.
El método SLA es actualmente el método más investigado en el campo de la tecnología de creación rápida de prototipos y también es el método técnicamente más maduro. Las piezas formadas mediante el proceso SLA tienen alta precisión, la precisión del procesamiento generalmente puede alcanzar 0,1 mm y la tasa de utilización de materia prima es casi del 100%. Sin embargo, este método también tiene ciertas limitaciones, como la necesidad de soporte, la contracción de la resina que reduce la precisión y la toxicidad de la resina fotopolimerizable.
2. Proceso LOM (fabricación de objetos laminados) El proceso LOM se denomina fabricación de entidades laminadas o fabricación de entidades en capas. Fue desarrollado con éxito en 1986 por Michael Feygin de Helisys Company en Estados Unidos. El proceso LOM utiliza materiales finos como papel y películas plásticas. La superficie de la hoja está precubierta con una capa de pegamento termofusible. Durante el procesamiento, los rodillos de presión en caliente presionan con calor la hoja para que se adhiera a la pieza de trabajo formada debajo. Utilice un láser de CO2 para cortar el perfil transversal de la pieza y el marco exterior de la pieza de trabajo en la capa recién unida, y corte una rejilla alineada hacia arriba y hacia abajo en el área sobrante entre el perfil transversal y el marco exterior. Una vez completado el corte por láser, el banco de trabajo empuja la pieza de trabajo formada hacia abajo y la separa de la placa de tira. El mecanismo de alimentación hace girar el eje receptor y el eje de alimentación para mover la cinta de material y mover la nueva capa al área de procesamiento. La junta de la pieza de trabajo sube al plano de procesamiento y es prensada en caliente por el rodillo caliente, lo que aumenta el número de capas de la pieza de trabajo en una capa y la altura en un espesor del material. Luego corta el contorno en una nueva capa. Repita este proceso hasta que todas las partes de la pieza estén pegadas y cortadas. Finalmente se retira el exceso picado, dando como resultado una pieza sólida fabricada en capas.
El proceso LOM solo necesita cortar el contorno de la sección de la pieza en la placa y no necesita escanear toda la sección. Por lo tanto, las piezas de paredes gruesas se forman más rápido y es más fácil fabricar piezas grandes. No hay cambio de fase del material durante el proceso y no es fácil causar deformación por deformación. El exceso de material entre el marco de la pieza y el perfil transversal actúa como soporte durante el procesamiento, por lo que el proceso LOM no requiere soporte. Las desventajas son un importante desperdicio de material y una mala calidad de la superficie.
3.Proceso SLS (sinterización selectiva por láser) El proceso SLS se llama sinterización selectiva por láser y fue desarrollado con éxito en 1989 por C.R. Dechard de la Universidad de Texas en Austin. El proceso SLS se fabrica a partir de materiales en polvo. Extienda el material en polvo sobre la superficie superior de la pieza moldeada y raspe hasta quedar plana. Se utiliza un láser de CO2 de alta intensidad para escanear la sección transversal de la pieza sobre la nueva capa recién colocada. Los polvos de material se sinterizan juntos bajo la irradiación de láseres de alta intensidad para obtener secciones transversales de las piezas y conectarlas a las piezas formadas debajo. A medida que se sinteriza una sección, se extiende una nueva capa de material en polvo y las secciones inferiores se sinterizan selectivamente.
Después de la sinterización, se elimina el exceso de polvo, se pulen y se secan las piezas.
La tecnología SLS se caracteriza por una amplia gama de materiales, pudiendo fabricar no sólo piezas de plástico, sino también piezas de cerámica, cera y otros materiales, especialmente piezas metálicas. Esto hace que el proceso SLS sea atractivo. El proceso SLS no requiere soportes porque no existe polvo sinterizado que actúe como soporte.
Proceso 4.3DP (impresión tridimensional) El proceso de impresión tridimensional fue desarrollado por E-manual Sachs del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Ha sido comercializado por Soligen Company en Estados Unidos, denominado DSPC (Direct Shell Production Casting), y se utiliza para fabricar carcasas y núcleos cerámicos para fundición.
El proceso 3DP es similar al proceso SLS y utiliza materiales en polvo, como polvo cerámico, polvo metálico, etc. La diferencia es que el material en polvo no se une mediante sinterización, sino que la sección transversal de la pieza se "imprime" en el material en polvo mediante una boquilla utilizando un adhesivo (como por ejemplo silicona).
Las piezas unidas con adhesivos tienen poca resistencia y requieren un posprocesamiento. Primero se quema el aglutinante y luego se infiltra el metal a alta temperatura para densificar las piezas y aumentar su resistencia.
5. Proceso FDM (modelado por deposición fundida) La fabricación por deposición fundida (FDM) fue desarrollada con éxito por el académico estadounidense Scott Crump en 1988. Los materiales FDM son generalmente materiales termoplásticos, como cera, ABS, nailon, etc. Se come en forma de hilo. El material se calienta y se funde en la boquilla. La boquilla sigue los contornos de la sección transversal de la pieza y la trayectoria de llenado. Al mismo tiempo, el material fundido se extruye, se solidifica rápidamente y se condensa con el material circundante.
Campos de aplicación de la tecnología de creación rápida de prototipos:
En la actualidad, el nivel de desarrollo de la tecnología RP en China se utiliza principalmente en la verificación del diseño y la producción de prueba de muestras de simulación para el desarrollo de nuevos productos. (incluidas las actualizaciones del producto), es decir, completar el proceso de desarrollo desde el diseño del concepto del producto (o diseño de modificación) - diseño de modelado - diseño estructural - evaluación de funciones básicas - producción de prueba de muestra de simulación. Algunos productos con estructuras principalmente de plástico también se pueden producir en pruebas en lotes pequeños, o se pueden probar algunas pruebas de función física, verificación de ensamblaje y efectos de apariencia reales. Los productos pueden incluso ensamblarse en lotes pequeños y comercializarse primero para lograrlo. el propósito de pedir direcciones.
La aplicación del prototipado rápido se refleja principalmente en los siguientes aspectos:
(1) Verificación del diseño y verificación funcional en el proceso de desarrollo de nuevos productos. La tecnología RP puede convertir rápidamente el modelo CAD de diseño de producto en un modelo físico, que puede verificar fácilmente la racionalidad, ensamblabilidad y estética de las ideas de diseño del diseñador y la estructura del producto, y puede corregir rápidamente los problemas encontrados en el diseño. Si se utiliza el método tradicional, es necesario completar múltiples vínculos, como dibujos, diseño de procesos, herramientas y fabricación de moldes, lo que resulta en un ciclo largo y un costo elevado. Si se pone en producción directamente sin verificación del diseño, una vez que haya errores de diseño, causará grandes pérdidas.
(2) Inspección de fabricabilidad y montaje, consulta de suministro y marketing. El uso de métodos de RP para inspeccionar y diseñar la capacidad de fabricación y el ensamblaje de sistemas complejos con espacio limitado, como automóviles, satélites y misiles, reducirá en gran medida la dificultad de diseñar y fabricar dichos sistemas. Para piezas complejas que son difíciles de determinar, se pueden utilizar RP y tecnología para realizar una producción de prueba y determinar el proceso mejor y razonable. Además, los prototipos de RP también son un medio eficaz para comunicar productos desde el diseño hasta la comercialización. Por ejemplo, al proporcionar muestras de productos a los clientes y realizar promociones en el mercado, la tecnología de creación rápida de prototipos se ha convertido en un enfoque técnico para la ingeniería simultánea y la fabricación ágil.
(3) Producción directa de piezas únicas, pequeños lotes y piezas especiales complejas. Para piezas hechas de materiales poliméricos, se pueden usar plásticos de ingeniería de alta resistencia para la creación rápida de prototipos directos para cumplir con los requisitos de uso para piezas metálicas complejas, que se pueden obtener mediante fundición rápida o conformado directo de metal. Esta aplicación es de particular interés para las industrias de la aviación, aeroespacial y de defensa.
(4) Fabricación rápida de moldes. A través de diversas tecnologías de conversión, los prototipos de RP se convierten en varios moldes rápidos, como moldes de aleaciones de bajo punto de fusión, moldes de silicona, moldes metálicos por pulverización en frío, moldes de cerámica, etc. , produce lotes de piezas pequeños y medianos, en línea con la tendencia de desarrollo de reemplazo rápido de productos y lotes más pequeños. Los campos de aplicación de la tecnología de creación rápida de prototipos incluyen casi todas las industrias en el campo de la fabricación, y también se ha utilizado ampliamente en las industrias médica, ergonómica, de protección de reliquias culturales y otras.
Las principales aplicaciones de la tecnología de creación rápida de prototipos son las siguientes:
◆Automóviles y motocicletas: diseño, modificación y pruebas de montaje de piezas exteriores e interiores, y producción de prueba de motores y cilindros. cabezas.
Electrodomésticos: diseño de apariencia y estructura, pruebas de montaje y verificación funcional, comercialización y fabricación de moldes de diversos electrodomésticos.
◆Productos de comunicación: diseño de apariencia y estructura del producto, pruebas de ensamblaje, verificación funcional y fabricación de moldes.
Aeroespacial: fabricación directa de piezas especiales, producción de prueba de impulsores, turbinas y álabes, producción de prueba y pruebas de montaje de motores.
◆Industria ligera: diseño, verificación, montaje, comercialización de productos diversos, fabricación rápida de juguetes y moldes para calzado.
Médico: Diseño, producción de prueba y ensayo de dispositivos médicos, materialización de información de tomografía computarizada, simulación quirúrgica, preparación de huesos y articulaciones humanas.
Defensa nacional: diseño, montaje y producción de prueba de diversas piezas de armas, producción directa de piezas especiales, modelado de información de teledetección.
En resumen, el desarrollo de la tecnología de creación rápida de prototipos es un gran avance en el campo de la fabricación en los últimos 20 años. No sólo es completamente diferente de los métodos tradicionales en términos de principios de fabricación, sino que, lo que es más importante, en la situación actual en la que la velocidad de respuesta del mercado es lo primero en la estrategia industrial, la tecnología RP puede acortar el ciclo de desarrollo del producto, reducir los costos de desarrollo y mejorar la empresa. competitividad. El siguiente ejemplo ilustra el papel de esta técnica en el proceso de desarrollo de productos.
1. Verificación del diseño: se utiliza para verificar el diseño de apariencia y el diseño estructural de nuevos productos, descubrir defectos de diseño y mejorar el diseño del producto. En el diseño de productos moderno, los métodos de diseño son cada vez más avanzados y el diseño asistido por computadora hace que el diseño de productos sea rápido e intuitivo. Sin embargo, debido a las limitaciones del software y el hardware, los diseñadores aún no pueden evaluar intuitivamente la efectividad de los productos diseñados, la racionalidad de la estructura y la viabilidad del proceso de producción. La tecnología de creación rápida de prototipos proporciona a los diseñadores medios técnicos avanzados para obtener rápidamente muestras de productos y juzgar los productos de forma intuitiva. Nuestra empresa realizó un prototipo para la nueva motocicleta 250 de una fábrica de motocicletas, incluyendo tanques de combustible, guardabarros delantero y trasero, asientos y cubiertas laterales, etc. ***13 piezas. Utilizando la tecnología de moldeo AFS, toda la producción se completó en sólo 12 días. El diseñador instaló la muestra en la carrocería del automóvil y, después de una cuidadosa evaluación y repetidas comparaciones, modificó nuevamente la apariencia del producto para lograr el estado ideal. Este proceso de verificación hace que el diseño sea más completo y evita el desperdicio provocado por la producción a ciegas.
2. Verificación del ensamblaje: realizar muestras y realizar experimentos de ensamblaje. Una empresa de Tianjin nos encargó el procesamiento de carcasas de máquinas de fax y teléfonos. Los usuarios no sólo tienen que evaluar la apariencia, sino que también deben colocar las partes internas de la máquina de fax en la muestra para realizar experimentos de ensamblaje y evaluación estructural. En primer lugar, la empresa optó por métodos de procesamiento tradicionales, procesamiento de bloques y unión manual. Procesar un solo juego de receptores telefónicos costó 4.000 yuanes y llevó 20 días.
Se estima que fabricar una muestra de una máquina de fax llevará dos meses y costará 25.000 yuanes. Nuestra empresa utilizó tecnología de creación rápida de prototipos y entregó un juego de 6 piezas de este producto al cliente en solo 15 días. Durante el experimento de montaje, el usuario descubrió siete puntos de interferencia de montaje y estructuras irrazonables. En comparación con los dos métodos, el método tradicional de procesamiento de muestras de ensamblaje de plástico BABS para máquinas de fax requiere muchos pasos. El empalme manual requiere mucho tiempo, es laborioso, desperdicia material y tiene un ciclo de procesamiento largo. Para estructuras complejas y superficies curvas, el procesamiento es tosco y la precisión dimensional es baja. Es imposible establecer una correspondencia uno a uno entre el modelo físico y el modelo de diseño, por lo que es difícil detectar errores de diseño en los experimentos de ensamblaje. . El método de moldeo automático tiene un alto grado de automatización, moldeo único, ciclo corto, alta precisión, correspondencia uno a uno con el modelo de diseño y es más adecuado para la producción y fabricación de componentes de muestra.
3. Verificación de funcionamiento: Nuestra empresa fabrica 250 culatas de motocicletas bicilíndricas para una fábrica de motocicletas. Este es un motor de nuevo diseño y el usuario necesita 10 muestras para los experimentos de simulación del motor. La estructura interna de esta pieza es compleja y no puede procesarse mediante mecanizado tradicional, por lo que sólo se puede fundir. Todo el proceso requiere apertura del molde, fabricación de núcleos, montaje del molde, fundición, pulido con chorro de arena y mecanizado, al igual que el proceso de producción real. Entre ellos, se necesitan tres meses para abrir el molde. Esto es inaceptable teniendo en cuenta el tiempo y la madera necesarios para fabricar muestras en lotes pequeños. Utilizamos tecnología de sinterización láser selectiva y utilizamos materiales de fundición a la cera perdida como materiales de moldeo. Procesamos 10 piezas de fundición a la cera perdida en la máquina de creación rápida de prototipos en solo 5 días y luego utilizamos el proceso de fundición a la cera perdida para obtener las palanquillas de fundición 10 días después. Después del procesamiento necesario, la producción de prueba de este motor se completó en 30 días.
4. Fundición rápida: en la industria manufacturera, especialmente en industrias clave como la aviación, la aeroespacial, la defensa nacional y la automotriz, los componentes básicos son generalmente piezas metálicas, y un número considerable de piezas metálicas lo son. Asimétrico, con estructura superficial irregular o compleja y estructura interna fina. Estas piezas suelen producirse mediante fundición o desmontaje. En la producción de fundición, la fabricación de plantillas, cajas de núcleos, patrones de cera y moldes de fundición a presión a menudo se completa mediante procesamiento mecánico y, a veces, requiere instaladores para el recorte. No solo lleva mucho tiempo y el costo es alto, sino que también. El proceso desde el diseño del molde hasta el procesamiento y la fabricación es un proceso complejo. Si algo sale mal, todo se reelaborará. Especialmente algunas piezas fundidas con formas complejas, como álabes, impulsores, bloques de motor, culatas, etc. , la fabricación de moldes es un problema más difícil. Incluso utilizando equipos costosos como centros de mecanizado CNC, todavía existen grandes dificultades en la tecnología de procesamiento y la viabilidad del proceso. Es concebible que si dichas piezas se producen a modo de prueba o en pequeños lotes, el ciclo de fabricación, el costo y el riesgo serán considerables.
La tecnología de prototipado rápido por láser ha demostrado ser un medio muy eficaz para solucionar la fabricación de piezas complejas en pequeños lotes. Hasta ahora, hemos producido con éxito más de 1000 piezas perforadas con disco de escaneo, incluidas campanas, palas, rotores de motores, cuerpos de bombas, bloques de motores, culatas de cilindros, etc., mediante la creación rápida de prototipos con láser. A la combinación de tecnología de fundición y creación rápida de prototipos la llamamos tecnología de fundición rápida. La Figura 5 muestra la comparación entre el proceso de fundición rápida y el proceso de fundición tradicional. Dado que no es necesario abrir un molde durante el proceso de fundición rápida, se ahorran considerablemente el ciclo de fabricación y los costes. La Figura 6 muestra una sección transversal en forma de S del segundo motor de gas producido mediante el método de fundición rápida. El diámetro de esta pieza es de 80Omm y la altura es de 410m. Se fabrica utilizando métodos tradicionales de fundición de metales. El ciclo de fabricación de moldes dura aproximadamente medio año y cuesta cientos de miles. Utilizando el método de fundición rápida, la inversión en fundición rápida del prototipo tarda 7 días (dividido en 6 secciones), el montaje, montaje y fundición tarda 10 días y el coste por pieza no supera los 20.000 (* * * 6 piezas). Utilizando el método de creación rápida de prototipos para producir el molde de revestimiento para el nuevo sobrealimentador del tanque, completamos la producción de 37 moldes de cera en cinco días, lo que hizo que toda la tarea de producción de prueba se adelantara tres meses antes de lo previsto.
5. Flip molding: En aplicaciones prácticas, muchos productos sólo pueden procesarse a través de moldes. Hacer primero muestras de productos y luego usar una máquina de moldeo para copiar el molde es una forma de ahorrar tiempo y dinero. El prototipo de carcasa de bomba de motor es difícil de procesar utilizando métodos de procesamiento tradicionales y debe formarse mediante moldes. El tiempo estimado de apertura del molde es de 8 meses y el coste es de al menos 300.000. Si el diseño del producto es incorrecto, se desechará todo el molde. Utilizamos prototipos rápidos para hacer una muestra de plástico para este producto, que sirvió como molde maestro para replicar el molde de silicona. Fije el molde maestro en el marco del molde estándar de aluminio, vierta el caucho de silicona preparado y déjelo reposar durante 12 a 20 horas. Después de que el caucho de silicona esté completamente solidificado, abra el marco del molde, saque el caucho de silicona y córtelo. Después de sacar el molde maestro, se copió con éxito la línea de separación predeterminada con un cuchillo. Después de pintar, hornear, cera perdida, fundición a presión y pulido con chorro de arena, se puede fabricar una carcasa de bomba calificada en solo dos meses. Puede instalarse y operarse después del procesamiento necesario, lo que acorta todo el ciclo de producción de prueba en dos tercios y ahorra costos en tres cuartas partes en comparación con los métodos tradicionales.
6. Producción de muestras: crear sustitutos de productos para exhibir nuevos productos y marketing, como comunicaciones, electrodomésticos, modelos arquitectónicos, etc.
7. Verificación de procesos y materiales: produzca rápidamente diversos patrones de cera para la exploración y verificación de nuevos procesos y materiales de fundición a la cera perdida, así como la prueba de herramientas y componentes auxiliares necesarios para la fabricación de nuevos productos. Producto experimental de cuchillas fundidas de precisión casi sin margen. Primero, se utiliza una máquina de moldeo para hacer varios moldes de cera de las palas al mismo tiempo de acuerdo con diferentes tasas de contracción, y luego se realiza el recubrimiento con cera, la numeración y la fundición a la cera perdida. Midiendo las piezas fundidas de las palas obtenidas y repitiéndola varias veces, se pueden determinar las tasas de contracción de diferentes materiales, sentando las bases para la producción en masa. Si el experimento se realiza abriendo un molde, el coste y el tiempo del ciclo aumentarán considerablemente.
La turbina de alta velocidad del motor requiere piezas fundidas densas y con gran cantidad de material. Utilizando una máquina de moldeo automático rápido por láser, se produjeron, numeraron y pintaron cuatro patrones de cera para fundición de precisión, y se fundieron con diferentes proporciones de aleaciones especiales. Se probaron y compararon cuatro muestras para determinar la mejor fórmula del material. Desde el modelaje hasta los resultados sólo lleva un mes.
8. Ingeniería inversa y creación rápida de prototipos: Muestra de panel frontal de motocicleta formado por una máquina de moldeo. Contiene un faro y dos pantallas laterales, que forman una superficie curva completa con el panel. Este es un ejemplo clásico del uso de ingeniería inversa para el diseño detallado de una pieza. Todo el flujo del proceso consiste en que el modelador primero utiliza lodo para hacer un modelo conceptual basado en los requisitos de imagen generales de la motocicleta. Después de una evaluación satisfactoria, se digitaliza con un instrumento de medición de tres coordenadas. Los datos medidos se organizan utilizando el módulo Scantools del software Pro/E, se convierten en un modelo de curva y luego en un modelo sólido para calcular los "detalles". Finalmente, el modelo de vehículo prototipo se fabrica mediante el mecanismo de moldeo, que se pule y pinta antes de instalarlo en la motocicleta para inspección de apariencia y ensamblaje. Todo el proceso, desde la finalización de la medición de coordenadas hasta la adquisición de muestras, sólo lleva una semana. El modelo de muestra obtenido en este momento es diferente del modelo de arcilla original. Se ha convertido en un modelo de pieza con el mismo espesor de pared y tamaño que la pieza real, y con nervaduras, agujeros y otras estructuras completas. Esto es sin duda una gran mejora con respecto al modelo. modelo de arcilla. Si es necesario modificar el modelo en este momento, solo se puede hacer en el sistema CAD. Cuando se determinan la apariencia y la estructura detallada del modelo, los datos del modelo final se pueden utilizar para el diseño y procesamiento del molde.