3D printen van prototypes: Hoe 3D printen gebruiken voor rapid prototyping

Rapid prototyping is het snel maken van een voorlopig 3D-model of -onderdeel dat kan worden gebruikt om de functionaliteit of het ontwerp van een product te evalueren. Rapid prototyping processen maken vaak gebruik van computerondersteund 3D-ontwerp en 3D-printtechnologie om sneller en kosteneffectiever prototypes te maken dan conventionele productiemethoden.

Om gebruik te kunnen maken van rapid prototyping met 3D-printen, hebben ontwerpers en drukkers de juiste softwaretools nodig en de beste 3D-printers die snel en nauwkeurig kunnen printen met behoud van functionaliteit.

Deze gids legt de basisprincipes uit van rapid prototyping, voorbeelden van 3D prototyping en het 3D printen van prototypes.

Rapid prototyping is een algemene term voor een reeks fabricageprocessen waarbij technologieën worden gebruikt om snel en kosteneffectief fysieke modellen te maken. Ingenieurs, ontwerpers en fabrikanten gebruiken dit proces vaak om prototypes van nieuwe producten te maken of om wijzigingen in het ontwerp te testen.

Rapid prototyping maakt gebruik van een digitaal CAD-ontwerp (Computer Aided Design) om de doorlooptijd tussen wijzigingen in het ontwerp en de uiteindelijke print te verkorten. Het prototype wordt vervolgens geproduceerd met behulp van 3D-printtechnologie.

Het is belangrijk om te beseffen dat rapid prototyping niet hetzelfde is als 3D printen. Rapid prototyping is een bredere term die de productie van prototypes omvat met behulp van verschillende productieprocessen zoals CNC-verspaning. 3D-printen is een van de productieprocessen die worden gebruikt voor rapid prototyping.

Snelle prototyping met 3D-printen maakt het mogelijk om modellen te maken in elke vorm, grootte en materiaal. Voorbeelden zijn eenvoudige onderdelen zoals tandwielen, onderdelen van auto’s of elektronische apparaten of zelfs een grootschalig model van een architecturale structuur.

MotoCilino, een technische dienstverlener, gebruikt de Nexa3D XiP desktop 3D-printer om het iteratie- en validatieproces van ontwerpen te versnellen voor de productie van hardwareproducten voor verschillende industrieën, waaronder motorsport, biomedische toepassingen, consumentenelektronica en defensie. Dankzij de gepatenteerde technologie van de XiP kan hij met minder moeite printen en geometrieën van de volgende generatie realiseren. Met deze omgekeerde systemen kan de fabrikant zich voornamelijk richten op complexe geometrieën met ultrasnelle printtijden, flexibiliteit en precisienauwkeurigheid.

Wilson Sporting is een ander perfect voorbeeld van het gebruik van rapid prototyping bij productontwikkeling. Het bedrijf gebruikt Nexa3D- en Addifab-platforms om nieuwe innovaties te ontwikkelen en bestaande productlijnen te verbeteren.

Hoewel het ontwerpteam van Wilson Sporting begon met traditionele subtractieve productiemethoden om prototypegereedschap voor kunststof spuitgieten te maken, wendde het zich al snel tot Nexa3D’s Lubricant Sublayer Photo-curing (LSPc®) om het spuitgieten van prototypegereedschap en de productie van meerdere onderdelen te verbeteren. Het bedrijf was in staat de kosten en de doorlooptijd te verkorten en tegelijkertijd een perfecte balans te vinden tussen de sterkte en flexibiliteit van zijn producten.

3D printtechnologie biedt meer snelheid, flexibiliteit en nauwkeurigheid in vergelijking met conventionele productieprocessen, vooral wanneer de snelste 3D printtechnologie wordt gebruikt. Sommige 3D printers doen er een hele dag over om een prototype te produceren, terwijl andere 3D printers, zoals de Nexa3D XiP, kunnen printen met snelheden tot 18 cm per uur – waardoor onderdelen tot tien keer sneller geprint kunnen worden dan met andere toonaangevende 3D printers.

Hierdoor kunnen ontwerpers en technici ontwerpen snel wijzigen zonder te hoeven wachten op lange productiecycli. Bedrijven kunnen de marktintroductietijd verkorten en de kosten en risico’s van de ontwikkeling van nieuwe producten minimaliseren.

Conventionele productieprocessen, zoals machinaal bewerken of spuitgieten, kunnen dure gereedschappen en matrijzen vereisen waarvan de productie enkele weken of maanden kan duren. Met 3D-printen zijn deze dure gereedschappen en matrijzen niet nodig, omdat een 3D-printer fungeert als zowel gereedschap als matrijs voor de productie van onderdelen. Dit helpt om de kosten van prototyping te verlagen – vooral als het prototype slechts korte tijd of voor tests nodig is.

Rapid prototyping met 3D-printers biedt ook een grotere duurzaamheid van onderdelen dankzij de hogere nauwkeurigheid. De duurzaamheid van de onderdelen kan op een betrouwbaardere manier worden bereikt door materialen te gebruiken zoals nylon, polypropyleen en ABS. Dit betekent dat u sneller stabielere onderdelen kunt produceren, waardoor de ontwikkelingscycli van het eindproduct sneller verlopen en er minder productieafval is.

3D-printen is sneller dan conventionele productieprocessen bij het bouwen van kleinere, complexe geometrieën. Dit betekent dat meerdere iteraties van een prototype snel en nauwkeurig kunnen worden gemaakt. Ontwerpers en ingenieurs kunnen meerdere iteraties van ontwerpen testen tot ze de gewenste resultaten bereiken, waardoor bedrijven nieuwe producten sneller kunnen leveren en winst kunnen realiseren.

Verschillende iteraties en ontwerpflexibiliteit
3D-printen biedt ontwerpers en ingenieurs de flexibiliteit om snel nieuwe iteraties van een prototype te maken zonder te hoeven wachten op lange productiecycli of zich zorgen te maken over gereedschapskosten. 3D-printers kunnen meerdere versies van een prototype tegelijk produceren, waardoor ontwerpen snel getest, geëvalueerd en aangepast kunnen worden met slechts één apparaat.

Ze kunnen ook complexe geometrieën en details produceren die niet mogelijk zijn met conventionele productiemethoden. Ontwerpingenieurs kunnen snel innovatieve producten ontwikkelen met complexe functies en ontwerpen, wat kan leiden tot een groter succes van het product en klanttevredenheid.

Andere voordelen van rapid prototyping met 3D-printing zijn een grotere nauwkeurigheid en duurzaamheid van onderdelen, minder productieafval en de mogelijkheid om onderdelen te produceren voor eindgebruik.

CAD-software is ontstaan uit de behoefte om ingewikkelde handmatige ontwerpproblemen op te lossen waar ingenieurs tegenaan lopen als ze met de hand tekenen. Gebruikers kunnen CAD-ontwerpbestanden aanpassen aan exacte specificaties, complexe geometrieën maken die handmatig niet mogelijk zijn en snel varianten maken voor productontwikkeling.

De volgende stap is het gebruik van slicingsoftware om het 3D-model om te zetten in een reeks instructies die de 3D-printer begrijpt. De slicingsoftware “snijdt” het 3D-model in lagen en genereert een code die de printer vertelt waar elke laag moet worden geplaatst en hoeveel materiaal er voor elke laag moet worden gebruikt.

De snijsoftware is een krachtig hulpmiddel om het afdrukken te regelen en de afdrukkwaliteit te optimaliseren. Het biedt een afdrukvoorbeeld per laag, aanpasbare steunen en rafts, geavanceerde instellingen voor de snij-engine, reparatiegereedschappen voor 3D-modellen en nog veel meer.

Zodra de slicingsoftware de code heeft gemaakt, kan deze naar de 3D-printer worden gestuurd om te worden afgedrukt. De printer leest vervolgens de instructies en begint met afdrukken volgens de code die door de snijsoftware wordt geleverd.

Tijdens het printproces brengt een spuitmond in kleine stapjes een laag plastic of ander materiaal aan op een printbed totdat elke laag compleet is. Om het beste uit de prototypes te halen, is het belangrijk om 3D-printers van hoge kwaliteit te gebruiken. De beste 3D printers bieden meer precisie en nauwkeurigheid, hogere printsnelheden, betere laaghechting en oppervlakteafwerking en kunnen een breder scala aan materialen verwerken.

De 3D-printers van Nexa3D bieden betaalbare en schaalbare oplossingen voor functionele prototyping en on-demand productie voor industrieën als de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, de medische sector, consumentenelektronica en nog veel meer.

Na het printen van de modellen is het belangrijk om ze te testen op ontwerp en functionaliteit. De tests helpen om potentiële productdefecten te identificeren, ontwerpen te verfijnen en te garanderen dat de onderdelen voldoen aan de specificatievereisten.

Prototypetests helpen fabrikanten ook om te bepalen of een bepaald productieproces of materiaal geschikt is voor hun toepassing. Zo kunnen ze de nodige wijzigingen aanbrengen in hun CAD-ontwerpbestand of 3D-printproces om het beste product te krijgen.

Dankzij de flexibiliteit van rapid prototyping met 3D-printen kunnen fabrikanten in korte tijd onderdelen produceren en testen. Dit helpt om de kosten voor productontwikkeling te verlagen, de tijd tot de marktintroductie te verkorten en de algehele kwaliteit van de producten te verbeteren.

Rapid prototyping met 3D printen is een van de meest effectieve manieren gebleken om snel en kosteneffectief fysieke modellen te maken. Het is niet nodig om te investeren in vast gereedschap en de bijbehorende financiële lasten. Managementteams hoeven zich niet langer af te vragen hoeveel onderdelen ze moeten produceren om de investering te rechtvaardigen, hoeveel het zal kosten om een ontwerpwijziging door te voeren of wanneer ze vervangen moeten worden.

Het 3D-printen van prototypes stelt bedrijven en merken in staat om hun productieproces volledig te herzien. Natuurlijk is het belangrijk om de juiste 3D printer te kiezen. Het moet ontwikkelaars in staat stellen om hun ideeën snel en nauwkeurig te testen, hun ontwerpen te verbeteren en nieuwe ontwerpen te itereren totdat ze het best mogelijke product voor hun klanten hebben gemaakt.

Nexa3D biedt een reeks ultrasnelle 3D printers met een ongeëvenaarde doorvoersnelheid, uitstekende laaghechting en consistente printkwaliteit. Nexa3D is de perfecte oplossing voor professionals die op zoek zijn naar een kosteneffectieve manier om snel prototypes te maken.

Ben je klaar om zelf rapid prototyping te ervaren?

Vraag vandaag nog een gratis monster aan.