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快速,经济的原型和自定义构建工具选项

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对于航空航天、汽车、海洋和风能等制造业来说,原型设计是产品开发过程中一个熟悉的部分,通常用于研发测试、产品演示和法规认证。在原型设计阶段,设计工程师和项目经理面临着保持低成本和快速周转的挑战,同时还要生产出准确的模型。在选择最佳的工具方法时,无论您是创建原型部件、一次性组件还是复合组装工具,这些目标都是首要考虑的。模具材料不仅要满足应用的规格要求(例如,热膨胀系数(CTE),密度和强度),还要符合项目的预算和进度要求。

在这篇白皮书中,我们讨论了用于快速原型和定制构建的软工具与硬工具的选择,以及使用软工具推动温度和尺寸稳定性边界的理想应用程序和真实世界的案例研究。www.3manbetx.net

原型和自定义构建的工具选项

为了保持原型制作过程的快速和经济,许多人转向木结构、复合材料、粘土、石膏,甚至更便宜的玻璃纤维材料来满足他们的工具需求。然而,这些材料往往不能处理固化过程,尺寸精度,复杂性,和其他规格。如果是这种情况,自然倾向可能是直接跳到硬工具的选择,如陶瓷、铝、钢和英瓦尔钢合金。虽然这些硬模具材料非常适合长期生产运行或极端紧公差的应用,但它们较高的价格和较长的交货期不利于快速成型或小批量应用。www.3manbetx.net

您选择的工具选项会影响项目预算、上市时间和产品质量——因此哪种方法最适合您的应用程序

以前,许多工程师可能从未考虑过,用于他们的概念证据,演示模型和一次性构建的高性能聚氨酯泡沫工具。与流行的误解相反,泡沫不会产生脱气,没有固化抑制问题,并且可在各种高温和高密度配方中获得(如文章后面讨论的)。事实上,软工具具有许多特征,直接有利于快速原型的目标,例如:

  • 节约成本:与硬工具如铝和英伐相比,软工具在每磅的基础上有一个更好的价格点。例如,我们的一个客户比较了用铝和聚氨酯泡沫制作工具的成本,泡沫工具的成本大约是铝工具的20%。这个成本分析包括原材料的价格、加工(设置和运行时间)、模型的设计时间、编程和运输。
  • 时间节省:与金属工具相比,聚氨酯泡沫工具具有更快的加工时间,因为更硬的材料自然需要更多的时间来加工。即使是复合工具也需要一个三步过程,包括制造堵头,将工具置于堵头之上,然后用一个鸡蛋箱结构支撑工具,以便进行密集的高压灭菌循环。相比之下,泡沫模具可以通过机械加工一步完成,因此,从接收材料块到拿到原型,节省了大约三分之二的时间。
  • 低容量:通常情况下,原型和自定义构建不需要大量的单位,所以没有必要在持续数千个生产周期的工具上花费额外的钱。软工具非常适合不需要存储多年的低容量应用程序。www.3manbetx.net
  • 尺寸精度:作为一种较软的材料,聚氨酯泡沫很容易被加工成复杂的形状,表面光洁。与金属工具不同,最后一刻的修改可以很容易地完成,只需用粘合剂粘接额外的泡沫片,用普通工业级填充物填充空隙,或切掉多余的部分。为了不断提高公差,通用塑料公司开发了与铝相似的低热膨胀系数(CTE)的高性能泡2manbetx官方网站沫塑料。
  • 重量和处理:当设计一个非常大的原型或组件时,你可能不会考虑制作它所需的工具的重量和尺寸。使用和操作一个非常重的工具材料可以显著地减慢整个构建时间。聚氨酯泡沫塑料的优点是比其他材料更轻。高温,低CTE模具泡沫在48磅/英尺3.约为因瓦重量的10%,不到铝重量的30%。我们的泡沫有各种各样的密度和强度,它几乎可以准备成任何你需要的尺寸。

使用软工具的www.3manbetx.net理想应用程序和真实世界的示例

鉴于上述聚氨酯泡沫的特点,软模具是理想的短期生产运行,通常用于制作原型,演示单元,定制项目,和复合工具大师塞和模具.对于使用金属材料、加工和运输成本高的大型工具,软工具也是首选的选择。最后,对于周转时间紧迫的项目,泡沫模具可以显著缩短您的研发周期,并使您的产品更快地推向市场。

例如,摩托车制造商可能需要为定制的直升机制造非常专业的整流罩。考虑到这些都是一次性的组件,就没有理由去制造一种耐用的、可以永远使用的工具。对于小批量的用例,泡沫工具不仅非常适合于制作原型,而且也适合于在最终构建中使用的准备生产的部件。

定制建筑,将受益于聚氨酯泡沫的原型,因为他们不需要高耐久性,将持续几十年。

在另一个例子中,一家航空航天制造商找到我们,询问用于飞机内部的复合材料产品的快速原型。他们正在研究为原型制造模具工具的新方法,规格包括:

  • 每个工具最多可拉12次
  • 温度266°F(130°C)
  • 最大压力87 psi (600 kPa)

在与客户讨论了他们的应用之后,我们很快就为他们提供了最适合这个项目的泡沫的建议,有进一步细节的技术文档,用于实验的材料样本表,以及估计的成本。对于像这样以速度为核心的快速原型应用程序,软www.3manbetx.net工具具有独特的能力,可以在不超出预算的情况下满足您的工程挑战。

推动工具技术的边界

在研究工装方法和CTE时,设计工程师关注的主要问题之一是温度等级。如果原型或产品材料在固化周期中达到高温,许多工具选择将自动从考虑中排除。2manbetx官方网站通用塑料一直致力于下一代聚氨酯泡沫技术,并于近期发布manbetx官网下载LAST-A-FOAM®FR-4800工具板可承受更高的加工温度,最高温度可达480°F(249°C),连续使用温度可达400°F(204°C)。

与市场上的其他塑料不同,FR-4800的下部CTE允许其用户可靠地生产高精度产品。这使得FR-4800成为铝制工具的可比较替代物,其中密度的仅在每立方英尺48磅下的密度。FR-4800的导热性增加也意味着在整个热循环过程中不会翘曲,扭曲或改变形状,避免热冲击和耐受零件。

FR-4800 CTE

图1所示。各种模具材料的CTE比较。

“LAST-A-FOAM是我们的目标®FR-4800是为了创建一个可预测和可靠的工具板,可以服务于尺寸稳定性不显著影响高压釜循环时间的应用。”通用塑料首席执行官/总裁Mitchell Johnswww.3manbetx.neton博士说。2manbetx官方网站随着更高的温度额定值和更低的CTE,这种新的工具板打开了新的航空航天和汽车应用的大门,如屋顶覆盖和组件,复合框架,仪表板,座椅,等等。www.3manbetx.net它的坚硬,光滑的表面也是防水的,不需要使用密封胶化合物,使它非常适合海洋和工业使用情况。

其他受欢迎的LAST-A-FOAM®用于原型和定制构建的产品包括LAST-A-FOAM®fr - 4500fr - 3700,fr - 4700.每一种工具板都具有不同的特性,例如温度等级、尺寸精度、密度、抗冲击和防火性能,我们可以根据您的项目规格进行匹配。

例如,应用航空航天结构公司(AASC)是一家承担制造任务的国防分包商复合材料气动覆盖物(也称为空壳)用于容纳大型射弹导弹。为了测试这个空壳的空气动力学,AASC之前已经用先进的复合材料制作了原型机,但现在他们想要找到一个更预算友好的替代方案。新的原型材料必须满足以下要求:

  • 一次性使用的性价比高的解决方案
  • 内部快速成型加工能力
  • 适应低温固化工艺
  • 快速的工具周转以满足关键的测试日期

2manbetx官方网站通用塑料帮助AASC选择了LAST-A-FOAM®FR-7100系列泡沫板在30磅密度,用于创建一个10英尺乘4英尺的模具工具固化石墨层压板。选择这种材料是因为其成本低,尺寸稳定,易于为不同的应用进行修改。www.3manbetx.net此外,AASC收到泡沫塑料,并在发出采购订单的四周内将其加工成成品原型工具(相比之下,类似的金属工具需要12-16周)。通过选择聚氨酯泡沫,AASC能够显著减少75%的原型成本和时间。

由于节省了大量的预算和时间,AASC选择了FR-7130硬质聚氨酯泡沫,用于大型导弹覆盖层的快速原型设计,能够以2马赫的速度飞行。

让你的下一个原型获得成功

对于诸如快速原型设计,自定义组www.3manbetx.net件和复合叠层工具等低批量应用,软工程可能是您的正确选择。聚氨酯泡沫提供了一种高性能但经济的选择,可以生产有限的零件以测试功能,展示特征,或者用于最终生产。通过75年的经验,在复杂的尖端项目上与制造商合作,普通塑料设计了良好的刚性和柔性聚氨酯泡沫解决方案,以满足您的规格。2manbetx官方网站我们最新的创新如fr - 4800正在推动高温额定值和低CTE的边界,使FR-4800成为铝工具的优秀替代品。为了让您的设计过程更简单,我们的团队还提供完整的内部生产服务按照您的设计规范交付成品工具。

今天联系我们开始你的原型制作之旅。

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