Considerazioni critiche per la selezione di un metodo di prototipazione

Michele Paloiano | 15 febbraio 2021

Nel precedente articolo su questo argomento, ho affermato l'importanza della prototipazione durante la progettazione e lo sviluppo del prodotto per verificare il progetto. Ho esaminato le numerose opzioni di prototipazione plastica a nostra disposizione, comprese le tre tecnologie di prototipazione rapida più popolari. La parte 1 ha discusso la prima metà delle 12 considerazioni che dovrebbero essere valutate prima di selezionare il processo migliore. Questa seconda parte esaminerà le altre sei considerazioni per le stesse tecnologie di prototipazione per aiutarti a decidere quale metodo è più adatto alle tue esigenze.

Di seguito è riportato un elenco dei metodi di prototipazione di plastica attualmente disponibili:

Le restanti sei considerazioni per la scelta del miglior metodo di prototipazione sono fornite di seguito:

Esaminerò ciascuna di queste considerazioni in questo articolo.

Tutti i processi elencati in precedenza possono essere specificati per la prototipazione di parti per verificare l'aspetto generale, i controlli delle interferenze, l'ergonomia e il concetto generale. Tuttavia, la verifica della progettazione della parte basata sulle proprietà specifiche del materiale è molto più difficile da completare. Lo stampaggio a iniezione di prototipi è l'unica opzione di prototipazione che produrrà parti quasi identiche alle parti di produzione. Il motivo per cui l'ho descritto come quasi identico è perché la progettazione, la qualità, la costruzione e i materiali dello strumento, nonché le condizioni di lavorazione, potrebbero introdurre alcune differenze tra un prototipo di parte stampata a iniezione e una parte di produzione.

Le due opzioni di prototipazione al secondo posto sono la lavorazione CNC e FDM. I pezzi lavorati a CNC tagliati da un'unica lastra di uno specifico materiale plastico ti forniranno parti che rappresentano fedelmente i pezzi di produzione. Va notato che le lastre grezze vengono estruse o stampate ad iniezione in sezioni trasversali spesse. Raramente si ottengono corrispondenze esatte con i materiali di produzione. Sono invece altamente probabili corrispondenze generali con un materiale specifico. Gli esempi includono materiali come polistirene GP, polietilene, policarbonato, acetale, ABS e così via. È importante comprendere che lo stock di lastre lavorate è limitato alle operazioni che possono essere eseguite su una macchina CNC e alla disponibilità delle dimensioni del materiale in stock. Inoltre, le parti lavorate dovrebbero essere ricotte per alleviare le sollecitazioni derivanti dalla lavorazione. Bisogna anche sapere che la struttura molecolare di una lastra estrusa o stampata ad iniezione è diversa da quella di un pezzo stampato ad iniezione. Ciò è particolarmente vero per i materiali rinforzati con vetro.

A differenza della lavorazione CNC, i prototipi FDM possono essere fabbricati praticamente in qualsiasi materiale termoplastico. I mini estrusori ti consentono di estrudere la maggior parte dei materiali termoplastici in filamenti per la tua stampante FDM. La parte stampata è geometricamente identica al file CAD 3D ad eccezione delle tolleranze. Lo svantaggio della FDM è il comportamento anisotropo della parte stampata. Le proprietà del materiale nel piano XY possono essere significativamente diverse da quelle nell'asse Z. Il grado di differenza dipende dal materiale e, soprattutto, dalla stampante. Alcuni stampatori affermano che la resistenza del materiale dell'asse Z è pari al 90% di quella del piano XY. La maggior parte degli stampatori, tuttavia, non si avvicina nemmeno lontanamente a questo livello di correlazione. Una delle differenze di proprietà più significative riguarda la resistenza alla flessione del materiale. Una soluzione semplice consiste nello stampare elementi come le chiusure a scatto come parti separate, con la grana della costruzione che corre nella direzione della flessione. Lo snap può essere successivamente incollato alla parte principale con solventi o adesivi.

I prototipi fatti a mano, che comprendono diversi pezzi più piccoli uniti insieme in un unico pezzo, sono limitati ai materiali di serie disponibili in commercio come i pezzi lavorati a CNC. I prototipi fatti a mano possono assomigliare più da vicino a una parte stampata a iniezione a causa del processo; tuttavia, i prototipi completati sono molto più delicati di un pezzo lavorato a macchina CNC poiché la parte principale viene generalmente fabbricata unendo diversi pezzi più piccoli insieme con solventi o adesivi. I prototipi fatti a mano, pertanto, non possono essere sottoposti a test di caduta o di impatto con alcuna affidabilità.