プロトタイピング方法を選択するための重要な考慮事項

マイケル・パロイアン | 2021年2月15日

このトピックに関する前回の記事で、製品の設計および開発中に設計を検証するためのプロトタイピングの重要性について述べました。 最も人気のある 3 つのラピッド プロトタイピング テクノロジを含む、利用可能な多くのプラスチック プロトタイピング オプションをレビューしました。 パート 1 では、最適なプロセスを選択する前に評価する必要がある 12 の考慮事項の前半について説明しました。 この 2 回目の記事では、同じプロトタイピング テクノロジに関する他の 6 つの考慮事項を確認して、ニーズに最適な方法を決定するのに役立てます。

以下は、現在利用可能なプラスチック プロトタイピング方法のリストです。

最適なプロトタイピング方法を選択するための残りの 6 つの考慮事項を以下に示します。

この記事では、これらの考慮事項をそれぞれ確認していきます。

前にリストしたすべてのプロセスをプロトタイピング部品に指定して、全体の外観、干渉チェック、人間工学、および全体的なコンセプトを検証できます。 ただし、特定の材料特性に基づいた部品設計の検証を完了することははるかに困難です。 プロトタイプ射出成形は、製品部品とほぼ同一の部品を製造できる唯一のプロトタイピング オプションです。 ほぼ同一であると説明した理由は、ツールの設計、品質、構造、材料、および加工条件によって、プロトタイプの射出成形部品と生産部品との間にいくつかの違いが生じる可能性があるためです。

第 2 位のプロトタイピング オプションは、CNC 加工と FDM の 2 つです。 特定のプラスチック材料の 1 枚のスラブから切り出された CNC 機械加工部品により、製品を忠実に再現した部品が得られます。 スラブストックは、厚い断面で押出成形または射出成形されることに注意してください。 生産材料と完全に一致することはほとんどありません。 代わりに、特定のマテリアルと一般的に一致する可能性が高くなります。 例としては、GP ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、アセタール、ABS などの材料が挙げられます。 機械加工されたスラブストックは、CNC 機械で実行できる操作とストック材料のサイズの利用可能性に制限されることを認識することが重要です。 また、機械加工された部品は、機械加工された応力を軽減するために焼きなまされる必要があります。 また、押出成形または射出成形されたスラブ素材の分子構造は、射出成形部品の分子構造とは異なることも知っておく必要があります。 これは特にガラス強化材料に当てはまります。

CNC 加工とは異なり、FDM プロトタイプは事実上あらゆる熱可塑性プラスチック材料で製造できます。 ミニ押出機を使用すると、ほとんどの熱可塑性プラスチックを FDM プリンター用のフィラメントに押し出すことができます。 印刷されたパーツは、公差を除いて 3D CAD ファイルと幾何学的に同一です。 FDM の欠点は、印刷パーツの挙動が異方性であることです。 XY 平面の材料特性は、Z 軸の材料特性と大きく異なる場合があります。 違いの程度は素材によって異なりますが、最も重要なのはプリンターによって異なります。 一部のプリンターは、Z 軸の材料強度が XY 平面の強度の 90% であると主張しています。 ただし、ほとんどのプリンタはこのレベルの相関関係には程遠いです。 最も重要な特性の違いの 1 つは、材料の曲げ強度にあります。 簡単な回避策は、スナップ ロックなどのフィーチャーを別のパーツとして、ビルド グレインをフレックスの方向に沿って印刷することです。 スナップは後で溶剤または接着剤を使用して主要部分に接着できます。

手作りのプロトタイプは、複数の小さなビットを結合して 1 つの部品にまとめたものですが、CNC 機械加工部品などの市販のストック材料に限定されます。 手作りのプロトタイプは、プロセスの都合上、射出成形部品によりよく似ています。 ただし、主要部品は通常、いくつかの小さな部品を溶剤や接着剤で接着することによって製造されるため、完成したプロトタイプは CNC 加工品よりもはるかに繊細です。 したがって、手作りのプロトタイプは、信頼性を持って落下テストや衝撃テストを行うことができません。