Snabbverktyg: Process, fördelar och tillämpning

Behovet av effektivitet och smidighet i det ständigt föränderliga tillverkningslandskapet har lett till utvecklingen av innovativa processer. En av dem är konceptet "snabba verktyg.” Snabba verktyg är avgörande för att förkorta produktutvecklingscykeln, vilket gör att tillverkare snabbt kan ta sin design från idé till verklighet.

Snabbverktyg är också känt som prototypform, prototypverktyg och mjukverktyg. Det gör att du enkelt kan skaffa delar. Den utmärker sig för sin korta formningscykel, låga formningskostnad, enkla process och enkla marknadsföring. Dessutom kan snabb bearbetning uppfylla specifika funktionskrav samtidigt som den ger goda totala ekonomiska fördelar.

Läs vidare för att lära dig om grunderna för snabbverktyg, allt från dess definition till dess olika tillämpningar och fördelar.

Vad är Rapid Tooling?

Den snabba verktygsprocessen innebär att snabbt skapa formar och verktyg för tillverkningsändamål. Detta är en viktig aspekt av den snabba tillverkningsmetoden, som möjliggör snabbare och mer effektiv produktion av funktionella delar och prototyper. Snabba verktyg är en viktig länk mellan Snabb prototypning och traditionella verktygsmetoder. Det erbjuder en kostnadseffektivt och tidsbesparande lösning.

Huvudmålet med snabbverktyg är att accelerera tillverkningsprocessen för verktyg. Det gör det möjligt för tillverkare att snabbt övergå från designfasen till faktisk tillverkning. Genom avancerad teknik som additiv tillverkning och CNC-bearbetning, snabb bearbetning gör det möjligt att producera formar och verktyg med förbättrad precision och minskad ledtid. Nedan kommer vi att jämföra snabba verktyg med andra tillverkningsprocesser när det gäller kostnad, ledtid, hastighet, material och tillämpningar.

Rapid Tooling vs Rapid Prototyping

Snabba verktyg och snabba prototyper spelar viktiga funktioner i det dynamiska tillverkningslandskapet. Var och en bidrar unikt till produktutvecklingsresan. Rapid Tooling handlar om snabbt skapa produktionsverktyg för att säkerställa effektiv massproduktion, medan Rapid Prototyping utmärker sig snabbt skapa fysiska modeller för designvalidering.

Här är en tabell som visar kontrasten mellan rapid tooling och rapid prototyping.

	Snabbt verktyg	Rapid Prototyping
Pris	Initiala installationskostnader kan vara högre eftersom formkostnader krävs. Det är dock kostnadseffektivt för låga till medelstora produktionsvolymer.	Generellt lägre initiala kostnader orsakar att det inte krävs några mögelavgifter. Den är idealisk för designvalidering i ett tidigt skede eftersom inga formavgifter krävs.
ledtid	Korta ledtider, speciellt för produktionsverktyg. Den är lämplig för snabba produktutvecklingscykler.	Snabb omgång för att skapa prototyper. Det har en begränsad inverkan på den totala produktutvecklingstiden.
Material	Formar är vanligtvis gjorda av metall, och arbetsstyckena som produceras kan vara plast- och metalldelar.	Stöder en mängd olika material, inklusive plast och metall. Den använder ofta material som simulerar slutproduktens egenskaper.
Noggrannhet	Generellt hög noggrannhet, speciellt för verktyg av produktionskvalitet. Den är lämplig för applikationer med låg volym exakta krav.	Exakt för prototypsyften. Det kan ha begränsningar när det gäller att uppnå samma precisionsnivå som Rapid Tooling i slutproduktionen.
Komplexitet	Kan hantera komplexa geometrier. Väl lämpad för intrikat verktygsdesign.	Idealisk för att visualisera och testa grundläggande till måttligt komplexa konstruktioner. Det kan möta utmaningar med extremt komplexa geometrier.
Ansökan	Väl lämpad för industrier som kräver ekonomisk produktion av små volymer. Den är idealisk för små till medelstora produktionsserier.	Används främst för designvalidering och snabb iteration. Det är också vanligt i branscher där snabb iteration är avgörande.

Snabbverktyg vs konventionella verktyg

I tillverkningsvärlden är beslutet mellan CNC-snabbverktyg och konventionella verktyg viktigt. Detta eftersom det kan ha en betydande inverkan på produktionseffektivitet och kostnader. Snabb produktionsverktyg utmärker sig i styrka och snabbhet och tillgodoser industrier med förändrade krav, medan konventionella verktyg är stabila och ger stabilitet och precision för långvarig produktion av stora volymer.

Här är en tabell som visar kontrasten mellan snabbverktyg och konventionella verktyg:

	Snabbt verktyg	Konventionellt verktyg
Pris	Generellt mer kostnadseffektivt för kortare produktionsserier.	Högre initialkostnader, potentiellt ekonomiskt för storskaliga produktioner.
ledtid	Betydligt kortare ledtider. Den är idealisk för att snabbt svara på marknadens krav.	Längre ledtider, särskilt för komplexa verktyg. Den är tillförlitlig för storskalig, långsiktig produktion.
Material	Mångsidig i materialalternativ, anpassningsbar till olika tillverkningsbehov. Mögel är huvudsakligen gjord av metallmaterial.	Stöder ett brett utbud av material, ofta med fler alternativ än Rapid Tooling. Den är lämplig för olika produktionskrav. Formen är huvudsakligen gjord av stålmetall.
Noggrannhet	Generellt hög noggrannhet, lämplig för produktionsklassade verktyg.	Erbjuder hög precision och noggrannhet, särskilt för långsiktig, stabil produktion.
Komplexitet	Kan hantera komplexa geometrier, lämplig för invecklade verktygskonstruktioner.	Väl lämpad för extremt komplexa geometrier och detaljerade verktygskrav.
Ansökan	Väl lämpad för industrier som kräver flexibilitet, snabb anpassning och liten till medelstor produktion. Den används endast för prototyper när produktutvecklingsprojektet är det 90% säker på att bli framgångsrik.	Fungera som prov för test innan hög- och lågvolymproduktion.

Snabbverktyg kontra formgjutning

Att starta tillverkningsresan kräver ett viktigt val mellan snabba verktyg och gjutning gjutning. De förkroppsligar båda distinkta synsätt på produktion. Snabb bearbetning, som betonar hastighet och flexibilitet, står i kontrast till formgjutning, känd för sin effektivitet när det gäller att tillverka intrikata delar i stor skala.

Här är en tabell som visar kontrasten mellan snabb bearbetning och formgjutning:

	Snabbt verktyg	Formgjutning
Pris	Generellt mer kostnadseffektivt för kortare produktionsserier.	Kan ha högre initiala verktygskostnader men kan erbjuda kostnadseffektivitet för högvolymproduktion.
ledtid	Betydligt kortare ledtider, idealiskt för snabb respons på marknadens krav.	Inledande verktyg kan ta längre tid, men när de väl har satts upp är produktionsledtiderna relativt korta, vilket gör det effektivt för storskalig produktion.
Material	Mångsidig i metall- och plastmaterialalternativ, anpassningsbar till olika tillverkningsbehov.	Den är lämplig för olika metallegeringsmaterial, speciellt metaller som aluminium, zink och magnesium.
Noggrannhet	Generellt hög noggrannhet, lämplig för produktionsklassade verktyg.	Den erbjuder hög precision och noggrannhet, vilket gör den lämplig för komplexa och detaljerade delar.
Komplexitet	Den kan hantera komplexa geometrier, lämplig för intrikata verktygskonstruktioner.	Idealisk för komplicerade och komplexa detaljdesigner, med hög detaljåtergivning.
Ansökan	Väl lämpad för industrier som kräver flexibilitet, snabb anpassning och liten till medelstor produktion.	Används ofta för produktion av komplexa delar i stora volymer inom industrier som fordon, flyg och elektronik.

Snabb verktyg vs formsprutning

Varje metod har tydliga fördelar. Snabb bearbetning, känd för sin snabbhet och anpassningsförmåga, står i kontrast till formsprutning, en metod som är känd för sin effektivitet när det gäller att producera stora volymer av intrikat formade plastdelar.

Här är en tabell som visar kontrasten mellan snabb bearbetning och formsprutning:

	Snabbt verktyg	Formsprutning
Pris	Betydligt lägre kostnad på grund av billigare mögel.	Kan ha högre initiala verktygskostnader men kan erbjuda kostnadseffektivitet för högvolymproduktion.
ledtid	Betydligt kortare ledtider, idealiskt för snabb respons på marknadens krav.	Inledande verktyg kan ta längre tid, men när de väl är konfigurerade kan produktionsledtiderna vara effektiva, särskilt för stora kvantiteter.
Material	Mångsidig i materialalternativ, anpassningsbar till olika tillverkningsbehov.	Stöder ett brett utbud av material, särskilt plast, och kan ta emot olika tillsatser för specifika egenskaper.
Noggrannhet	Generellt hög noggrannhet, lämplig för produktionsklassade verktyg.	Ger hög precision och noggrannhet, vilket gör den lämplig för komplexa och detaljerade detaljer.
Komplexitet	Kan hantera komplexa geometrier, lämplig för invecklade verktygskonstruktioner.	Lämplig för komplexa detaljkonstruktioner, ger hög detaljåtergivning.
Ansökan	Väl lämpad för industrier som kräver flexibilitet, snabb anpassning och liten till medelstor produktion.	Används vanligtvis för storskalig produktion av plastdelar inom olika industrier, inklusive fordon, konsumentvaror och medicinsk utrustning.

2 sätt att göra snabba verktyg

Det finns två vanliga sätt att göra formar med hjälp av snabba verktyg. De är direkta och indirekta snabbverktyg. Det här avsnittet kommer att förklara de två metoderna och hur de kan användas för att göra formar.

Direkt snabbverktyg

Den direkta metoden för snabb bearbetning involverar skapandet av både kavitetsforminsatserna och själva kärnan. En betydande fördel med detta tillvägagångssätt ligger i dess förmåga att generera verktyg med geometrier som skulle vara utmanande att uppnå på andra sätt. Ett exempel är den konforma kylningstekniken, där värmeavledningen från formen är enhetlig, vilket minskar kylningstiderna med ca. 66%. Detta uppnås genom att inrikta de interna kylkanalerna med konturerna i formhåligheterna.

Fördelar med Direct Rapid Tooling?

• Minskade ledtider och snabbare tillverkning (verktyg eller formar kan tillverkas på dagar eller veckor).
• Behöver ibland mindre resurser.
• Endast ett fåtal steg är inblandade.

Nackdelar med Direct Rapid Tooling?

• Prototyper som skapas på detta sätt är vanligtvis mindre robusta och hållbara än de som tillverkas via indirekt snabbverktyg.
• Hela processen måste upprepas om CNC-snabbprototypverktyget eller formen går sönder eller om du vill prova ett annat material.
• Det kanske inte passar för material eller design som kräver intrikata detaljer för att göras med en hållbar form eller verktyg.

Indirekt snabbverktyg

Indirekt snabbbearbetning använder mastermönster för additiv tillverkning för att göra en form eller form. Även om många tekniker är tillgängliga, är "mjuka verktygstekniker" de mest använda. Mjuk verktygsmetod använder silikonformar för plastdelar och offermodeller för gjutning av metallinvesteringar.

Testning och experimentering är målen för indirekt snabbverktyg. Till exempel är indirekt snabbverktyg en bra lösning när du vill testa olika material och redan har en detaljerad design. Detta är så att formar och flera testverktyg enkelt kan tillverkas från samma mastermönster.

Fördelar med indirekt snabbverktyg

• Under hela prototypprocessen är huvudmönstret solidt, motståndskraftigt och sällan brutet.
• Om inte din design ändras behöver du förmodligen bara ett mastermönster.
• De har mindre variation eftersom varje snabbverktyg och form kommer från samma mastermönster.

Nackdelar med indirekt snabbverktyg?

• Produktionstiden är längre än för direkt snabbverktyg.
• Det kräver en mellanhand, vilket kan öka kostnaderna.
• För att skapa ett starkt och långvarigt mastermönster kan bättre material krävas.

Här är en tabell som visar de olika stegen du kan använda direkt och indirekt snabbverktyg för att göra formar:

Steg	Indirekt snabbverktyg	Direkt snabbverktyg
steg 1	Modellera verktyget eller formen med hjälp av Datorstödd design (CAD) programvara.	Modellera huvudverktyget eller formen med CAD-programvara.
steg 2	Skicka filen till en skrivare eller maskin för att skapa den riktiga formen eller verktyget som används för att skapa prototyper. Detta kan göras additivt, med hjälp av en 3D-skrivare för att skapa den önskade formen från grunden, eller subtraktivt, med hjälp av en CNC-maskin för att skära råmaterial till önskad form.	Använd en skrivare eller maskin för att skicka filen för att skapa en masterform eller ett verktyg som kallas ett mönster. Detta mastermönster är ofta ganska robust.
steg 3	Prototyper kan göras direkt från det tillverkade verktyget eller formen.	Gör ytterligare verktyg eller formar med hjälp av mastermönstret. Det är möjligt att skapa nya formar eller verktyg med hjälp av olika material som har unika egenskaper. Mastermönstret kan användas för mjuka verktyg (mindre robusta verktyg) eller hårda verktyg (verktyg gjorda av hållbara material). Många verktyg eller formar kan tillverkas av ett enda mastermönster i stora eller små kvantiteter, som sedan kan användas för att göra fler prototyper.

Vilket material kan användas för snabb bearbetning?

Materialen som används för snabb bearbetning kan klassificeras som mjuka verktygsmaterial och hårda verktygsmaterial.

Mjukt verktyg

Mjuka verktyg är ett mångsidigt tillverkningssätt som förlitar sig på flexibla och elastiska material för att skapa formar för att tillverka olika delar. Mjuka verktyg, i motsats till sina styva motsvarigheter i hårda verktyg, är gjorda av material som uretan och silikongummi. De erbjuder unika egenskaper som gör dem särskilt väl lämpade för specifika tillämpningar.

• uretan

Uretan är ett mångsidigt material som används i mjuka verktyg. Den är känd för sin unika kombination av flexibilitet och hållbarhet. På grund av sin exceptionella flexibilitet är den ett utmärkt val för applikationer som kräver enkel urtagning, särskilt när man hanterar intrikata och komplexa detaljgeometrier. Urethane är välkänt för sin förmåga att bibehålla hållbarhet trots sin flexibilitet, vilket säkerställer mjuka verktygs livslängd.

• Silikongummi

Ett annat väsentligt material i mjuka verktyg är silikongummi, känd för sin exceptionella flexibilitet och värmebeständighet. Silikongummits exceptionella flexibilitet gör det till ett utmärkt val för att ta bort komplexa former och delar med intrikata underskärningar. Denna egenskap, i kombination med dess förmåga att motstå höga temperaturer, gör silikongummi idealiskt för gjutningstillämpningar som kräver förhöjda härdnings- eller bearbetningstemperaturer.

Hårt verktyg

• Aluminium

Aluminium är en lätt metall känd för sin goda värmeledningsförmåga. Den är särskilt lämplig för applikationer med måttliga produktionsvolymer. Dess lätta karaktär bidrar till enkel hantering, medan dess värmeledningsförmåga bidrar till effektiv kylning under formningsprocessen.

• Stål

Stål, känt för sin höga hållfasthet och hållbarhet, är att föredra för projekt med höga produktionsvolymer. Dess robusta egenskaper gör den idealisk för att skapa formar som måste klara omfattande och långvariga användningskrav.

• Rostfritt stål

Syrafast ger bordet korrosionsbeständighet, vilket gör det till ett utmärkt val för applikationer där exponering för fukt eller korrosiva miljöer är ett problem. Den kombinerar hållbarhet med rostbeständighet, vilket förbättrar dess livslängd och lämplighet för olika formningsprojekt.

• titan

titan, känd för sitt styrka-till-vikt-förhållande och korrosionsbeständighet, är ett avancerat val för hårda verktyg. Den är särskilt lämplig för projekt där en balans mellan styrka och vikt är avgörande

• Gips

Gips, även om det är mindre vanligt än metaller, erbjuder ett kostnadseffektivt alternativ i vissa scenarier för hårda verktyg. Gips är ett kostnadseffektivt material men är generellt mindre hållbart jämfört med metaller. Dess överkomliga pris gör det till ett attraktivt val för projekt med budgetbegränsningar, särskilt när verktygets livslängd inte är kritisk.

Gips lämpar sig väl för lågvolymproduktion och prototypframställning. Dess användarvänlighet och formtillverkningsmöjligheter gör det till ett praktiskt alternativ för projekt med mindre produktionskrav.

Tillämpningar av Rapid Tooling

Här är de olika tillämpningarna av snabbverktyg:

CNC-bearbetning

Snabb bearbetning vid CNC-bearbetning innebär ett snabbt skapande av verktyg, såsom formar eller stansar, som ska användas i bearbetningsprocessen. Det möjliggör snabb produktion av prototyper och anpassade delar. Att snabbt tillverka de nödvändiga verktygen säkerställer en kortare ledtid, vilket gör det möjligt för tillverkare att upprepa konstruktioner snabbt.

CNC-maskiner använder sedan dessa verktyg för att exakt skära och forma material, vilket möjliggör effektiv produktion av invecklade komponenter. Anpassningsförmågan hos snabbverktyg vid CNC-bearbetning visar sig vara fördelaktig för produktion i låg volym körningar där hastighet och anpassning är avgörande.

Matrisgjutning

Inom pressgjutning spelar Rapid tooling en avgörande roll för att skapa formar som används för att producera komplexa och detaljerade delar. Snabb tillverkning av dessa formar möjliggör accelererade produktionscykler, vilket minskar tiden som krävs för verktygsinställning.

Denna hastighet är särskilt avgörande inom fordons- och konsumentelektronik industrier, där snabba handläggningstider är absolut nödvändiga. Den snabba verktygsprocessen säkerställer att formarna är klara snabbt, vilket underlättar effektiv gjutning av komponenter med precision och detaljer.

Sheet Metal Fabrication

Snabb bearbetning innebär att man snabbt skapar verktyg, såsom stansar eller stansar, för att forma och forma metallplåtar. Denna process är avgörande för prototyper och anpassade kapslingar. Rapid Tooling i plåttillverkning möjliggör snabb produktion av skyddshöljen för elektroniska enheter och maskiner.

Dessutom, inom fordonsindustrin, underlättar snabb bearbetning ett snabbt skapande av verktyg för att forma fordonspaneler och karosskomponenter. Hastigheten på verktygsinställningen är avgörande för att möta produktionskrav och uppnå projektmilstolpar i rätt tid.

Överväganden för att göra prototypformar

När man vågar sig på prototypformar spelar flera viktiga överväganden in för att säkerställa effektiv och effektiv formdesign och produktion. Dessa överväganden inkluderar:

• Materialval

Valet av material till formen är avgörande. Den bör anpassas till de specifika kraven för den snabba prototypen och tillverkningsprocessen. Faktorer som materialegenskaper, hållbarhet och enkel bearbetning måste beaktas.

• Formdesign Precision

Exakt storlek och slät yta på formen är avgörande. Formens struktur bör vara noggrant utformad för att uppfylla prototypens specifikationer. Dessutom måste designen underlätta hög produktionseffektivitet och enkel automatisering.

• Produktionseffektivitet och kostnad

En balans mellan produktionseffektivitet och kostnad är avgörande. Formdesignen bör optimera tillverkningsprocesser, säkerställa lång livslängd, låg kostnad och överensstämmelse med ekonomiska överväganden.

• Anpassningsförmåga till tillverkningsbehov

Formens struktur och parametrar bör anpassas till tillverkningsprocessens krav. Styvhet, styrning, avlastningsmekanismer och positioneringsmetoder måste övervägas noggrant för att öka anpassningsförmågan.

• Slitdelar och ersättning

Slitdelar i formen bör utformas för att enkelt kunna bytas ut. Denna hänsyn är avgörande för att bibehålla formens livslängd och minimera stilleståndstid under produktionen.

Slutsats

Snabbverktyg är en vanlig metod som tillverkare gillar att använda. Denna teknik gör det möjligt för tillverkare att påskynda produktutvecklingen, spara tid och pengar jämfört med traditionella verktygsmetoder och snabbt testa och validera produktdesigner. Time to market förkortas, produktkvalitet och design förbättras och kundnöjdheten ökar. Snabba verktyg gör det möjligt för tillverkare att upprepa och ändra produktdesignen snabbare och mer effektivt.

At Zintilon, vi erbjuder våra kunder mer än bara hjälp med anpassade designförberedelser för den snabba verktygsprocessen, som inkluderar CAD-programgenererade 3D-modeller. Dessutom tillhandahåller vi verktygsrekommendationer baserade på olika specifika projektspecifika faktorer, såsom kundens mjuka eller hårda verktygspreferenser, budget, schema, designkomplexitet, material och toleranser. Kontakt oss just nu om du behöver snabba verktygstjänster!

Läs mer

• Snabbverktyg: Process, fördelar och tillämpning – Zintilon
• En guide till snabba prototyper och deras fördelar – Zintilon
• Rapid Prototypes: Allt du behöver veta – Zintilon
• Plåttillverkning: Förstå processen – Zintilon
• En omfattande guide till typer av nitar och deras tillämpningar – Zintilon