Ett sätt att förhindra att defekta prototyper kommer ut i cirkulation är att företag som specialiserar sig på produktion bibehåller den allra högsta graden av precision, både under själva produktionen och under de olika stegen för kvalitetskontroll, för att undvika fel och dyra omarbetningsprocesser.
PRODUKTVAL OCH DIMENSIONELLA
TOLERANSER GRUNDEN FÖR BRA KVALITET
Val av råvara och val av produktionsprocess är två viktiga beslut vid prototyptillverkning. Vilka val man gör kan påverka hela projektets kvalitet och framgång – inte bara när det gäller produktionen av prototypen, utan även för kvaliteten på finishen och för övriga påföljande processer.
Valet av process påverkar de dimensionella toleranserna och olika leverantörer kan även leverera olika material. Ett så brett urval av material som möjligt, ger därför stora valmöjligheter vid produktionen av en prototyp. Exempelvis finns fördelar med att 3D-printa, snarare än att CNC-bearbeta, i koppar. Förutom skillnader vad gäller dimensionella toleranser påverkar valen även antalet designalternativ under tillverkningsprocessen. Vissa geometrier som går att få fram med additiv tillverkning, går till exempel inte att tillverka med hjälp av formsprutning eller CNC-bearbetning.
Även de processpecifika dimensionella toleranserna påverkar valet och det är absolut nödvändigt att känna till de förväntade värdena för maskinbearbetningstoleranser, innan man beslutar sig för vilket material som slutligen ska användas för prototypen. En automatisk genomförbarhetsanalys kan hjälpa designansvariga välja rätt material, särskilt om det finns många att välja på.
HÖG KVALITET KRÄVER MÄT- OCH TESTNINGSTJÄNSTER
Efter att ha valt lämpligt material, tillverkningsprocess och tillverkat delarna, sker efterarbetning. Vid additiv tillverkning måste till exempel de stödstrukturer som är nödvändiga för stabilitet under printningen, tas bort efteråt. Omarbetning är nödvändig även under andra tillverkningsprocesser för att slutresultatet ska bli bra.
För att kontrollera att de tillverkade delarna har de exakta dimensionerna i enlighet med designen, krävs ytterligare mät- och testningstjänster, Det är därför viktigt för tillverkare att utveckla en egen tjänsteportfölj inom området.
I synnerhet när en prototyp av en viss del testas direkt inom det avsedda tillämpningsområdet, är det viktigt att den har absolut exakta dimensioner. I vissa fall kan till och med små avvikelser leda till fel, eller till och med att prototypen blir oanvändbar. Protolabs egna metrologiska laboratorier har därför blivit en av de viktigaste sekundära tjänsterna inom prototypproduktionen.
Tillverkade delar granskas med hjälp av 3D-laserskanningsteknik och maskiner för koordinatmätning. Maskinerna för koordinatmätning använder en sond som identifierar olika testpunkter på den tredimensionella prototypen. Därifrån mäter de exakt den fysiska geometrin på undersökningsobjektet. Det är lätt att identifiera individuella mätpunktsavvikelser jämfört med den ursprungliga CAD-filen och det går att uppnå en volymetrisk precision på upp till (2,1 + 0,4 l/100) µm. 3D-laserskanningsteknik används för att skapa en 3D-färgkarta av respektive prototyp, som sedan går att jämföra digitalt med den ursprungliga CAD-filen. Precisionen för 3D-laserskannern är 0,01 mm + 0,025 mm/m, beroende på delens storlek. Skannern rör sig över ett område på några få mikrometer och ökar med 0,025 mm för varje ytterligare meter på delen.
LIVE-TESTNING FÖR YTTERLIGARE OMARBETNING
Finish är en väsentlig del av produktionen, både för plast- och metalldelar. Prototyper av funktionella delar i krävande miljöer, eller i slutet av produktens livstid, måste fortsätta fungera även under stor belastning.
Ytor på metaller i krävande miljöer måste till exempel vara motståndskraftiga. Om de utsätts för varierande temperaturer är det viktigt att inga sprickor bildas på grund av distorsion och att ytan inte oxiderar. För att undvika sprickor är valet av material särskilt viktigt. Oxidering undviker man däremot bäst genom att se till att ytorna är mer motståndskraftiga. Det åstadkoms med finishingprocesser som anodisk oxidering eller anodisering. De här processerna gör att ett oxidlager bildas på metallens yta och det lagret skyddar metallen mot oxidering. Behandlingen har även bieffekten att den behandlade ytan får ett attraktivt utseende.
SEKUNDÄRA TJÄNSTER UNDER ETT
OCH SAMMA TAK GER MÅNGA FÖRDELAR
I och med att de tre tillverkningsteknikerna 3D-printning, CNC-bearbetning och formsprutning, är mycket specialiserade, är det ovanligt med leverantörer som har expertis inom alla tre områden och som dessutom erbjuder mät- och testningstjänster samt ytbehandling efter tillverkning.
Men det går att spara tid och pengar om samma leverantör tillhandahåller alla dessa länkade tjänster under ett och samma tak, och tid är en av de avgörande faktorerna inom prototypproduktion. Till exempel går mycket tid till spillo om ett nyligen framtaget kugghjul först måste tillverkas av en CNC-specialist, sedan behandlas av en annan leverantör för att uppnå önskad ytstruktur och därefter skickas vidare igen, för exakt mätning.
Det kan alltså verkligen löna sig att ta reda på vilka leverantörer som tillhandahåller dessa sekundära tjänster, redan från början.”
Av Stephen Dyson
Special Operations Manager
Protolabs Europe
