SmirnovDesign Group English 
   изготовление, производство пресс-форм, литье пластмасс

+7 (495) 664-42-23

 Главная   О компании   Клиенты   Новости   Пресса   Контакты 


12.05.2008

Методы быстрого прототипирования в промышленном дизайне, И. В. Патрикеев, журнал "Ритм"

Разработка нового изделия, как правило, начинается с предпроектных исследований, в результате которых формулируются критерии нового товара (Техническое задание). В современных условиях процесс разработки ведется в основном при помощи компьютерных программ, которые позволяют обеспечить точность и быстроту проектирования. Однако во многих случаях возникает необходимость проверить расчеты маркетологов, дизайнеров и конструкторов, изготовив макет разрабатываемых деталей.

Существует большое разнообразие методов прототипирования: от фрезеровки на станке ЧПУ с использованием специальных модельных пластиков до различных методов послойного выращивания с применением различных материалов. Все эти методы основаны на использовании трехмерных математических моделей, которые простраивают дизайнеры и конструктора в процессе проектирования изделия.

На этапе создания дизайна изделия возникает необходимость проверки пропорций создаваемого дизайна, эргономичности элементов проектируемого изделия, проверки восприятия дизайна потребителями для чего прототип дизайна выставляют на выставках. Такие прототипы чаще всего изготавливают методом стереолитоглафии (SLA) из материала, похожего на эпоксидную смолу. Этот метод достаточно дешев и позволяет добиться высокой точности изготовления (до 0,05 мм). Прототипы, выращенные методом стереолитографии, легко обрабатываются, склеиваются, грунтуются и покрываются красками. Без доработки, материал прототипа полупрозрачный, желтоватого цвета (см. рис. 1). После профессиональной обработки внешняя поверхность прототипа выглядит практически как промышленный образец изделия (см. рис. 2). Однако этот материал имеет большой недостаток – он хрупкий и легко колется даже при падении прототипов с небольшой высоты.


Рис. 1


Рис. 2


На этапе разработки конструкции изделий возникает большое разнообразие задач по проверке конструкции. Для изделий, где есть сложные кинематические системы, такие как автомобильные DVD проигрыватели возникает необходимость изготовления прототипов, на которых отрабатывается работоспособность кинематики конструкции. Такие прототипы делают методом спекания (SLS) из порошка полиамида или стали (см. рис. 3). Иногда детали изготавливаются методом фрезеровки из модельных материалов на станках ЧПУ.


Рис.3


Для изделий, которые состоят из большого количества деталей, как разрабатываемых, так и стандартных комплектующих возникает необходимость проверки собираемости изделия. Для изготовления прототипов таких деталей могут использоваться разнообразные методы прототипирования такие как: 3-d принтер (см. рис. 4), где деталь послойно склеивается из порошка, FDM технология, где деталь послойно спекается из тонких нитей АБС пластика или поликарбоната, которые выдавливаются через калиброванное отверстие фильеры, SLA и SLS технологии рассмотренные выше. Все перечисленные методы имеют свои плюсы и минусы, однако, правильно выбирая нужный метод в каждом конкретном случае, можно решить практически любые задачи, связанные с проверкой собираемости изделия.


Рис. 4


Часто возникает необходимость проверки оптических элементов конструкции изделий, таких как световоды, рассеиватели, подсветки клавиатур и панелей. Прототипы таких деталей можно изготовить методом стереолитографии (см. рис. 5). Другой способ их изготовления – литье в силиконовые формы прозрачного полиуретана. Этот метод хорош еще и тем, что позволяет получить небольшое количество одинаковых деталей.


Рис. 5


Во многих изделиях применяются детали с эластичными свойствами, такие как уплотнительные прокладки, ремешки, клавиатура. Для изготовления прототипов таких деталей можно использовать 3-d принтер. При этом используется специальное клеящее вещество, которое при застывании сохраняет свои эластичные свойства (см. рис. 6).


Рис. 6


Так же эластичные детали можно получить методом литья в силиконовые формы. Однако это трудоемкий и дорогостоящий процесс, так как отверждение силикона происходит при комнатной температуре в течении 24 часов. Он имеет и свои преимущества – позволяет получать силиконовые прототипы, идентичные промышленным деталям (см. рис. 7).


Рис. 7


Еще одной задачей проверки работоспособности изделия, является проверка элементов конструкции отвечающих за соединение деталей между собой. Для проведения анализа работоспособности защелок корпусов пластиковых деталей, необходимо изготовить прототип, материал которого обладал бы эластичными свойствами и не разрушался при воздействии изгибающих нагрузок. Наиболее подходящий метод прототипирования для таких деталей – SLS спекание из порошка полиамида (см. рис. 8). Другой подходящий метод – FDM выращивание из АБС пластика или поликарбоната.


Рис. 8


Для получения прототипов корпусов радиоэлектронной аппаратуры, где важна радиопрозрачность материала, из которого планируется изготовление промышленных партий деталей необходимо использовать именно этот материал. Если это АБС пластик, полистирол или поликарбонат, то можно взять заготовку из листов этих материалов, которые продаются и отфрезеровать на станке ЧПУ. Однако, если это специфический материал, например смесь поликарбоната и АБС пластика, его можно изготовить, используя детали, имеющие плоские участки нужного размера методом литья под давлением.

Использование рассмотренных выше методов быстрого прототипирования позволят изготовить прототип практически для любых задач проверки дизайна и конструкции разрабатываемых изделий. Проведение испытаний макетов изделий изготовленных различными методами быстрого прототипирования способствует выявлению ошибок дизайнеров и конструкторов на ранних стадиях опытно-конструкторских работ, что приводит к существенному уменьшению сроков и стоимости подготовки производства.

Вернуться к списку публикаций

2017 © Смирнов Технологии - изготовление пресс-форм e-mail: info@smirnovtechnology.com  
Адрес: 115230, г. Москва, Каширское ш., д. 1
Тел: +7 (495) 664-42-23, +7 (926) 957-34-93, +7 (916) 887-80-17