De behoefte voor efficiëntie en wendbaarheid in het steeds veranderende productielandschap heeft geleid tot de ontwikkeling van innovatieve processen. Eén daarvan is het concept van “snelle tooling.” Snelle tooling is essentieel bij het verkorten van de productontwikkelingscyclus, waardoor fabrikanten hun ontwerpen snel van idee naar realiteit kunnen brengen.
Rapid tooling is ook bekend als prototype-matrijs, prototype-tooling en soft-tooling. Hiermee kunt u gemakkelijk onderdelen verkrijgen. Het valt op door zijn korte vormcyclus, lage vormkosten, eenvoudig proces en gemakkelijke promotie. Bovendien kan snelle tooling voldoen aan specifieke functionele vereisten en tegelijkertijd goede algemene economische voordelen bieden.
Lees verder om meer te weten te komen over de basisprincipes van rapid tooling, variërend van de definitie tot de verschillende toepassingen en voordelen.
Wat is snelle tooling?
Het snelle gereedschapsproces omvat het snel maken van mallen en gereedschappen voor productiedoeleinden. Dit is een essentieel aspect van de snelle productieaanpak, die een snellere en efficiëntere productie van functionele onderdelen en prototypes mogelijk maakt. Rapid tooling is een essentiële schakel tussen rapid prototyping en traditionele gereedschapsmethoden. Het biedt een kosteneffectief en tijdbesparend oplossing.
Het belangrijkste doel van rapid tooling is het versnellen van de productieproces van gereedschappen. Hierdoor kunnen fabrikanten snel overstappen van de ontwerpfase naar de daadwerkelijke productie. Door middel van geavanceerde technologieën zoals additieve productie en CNC-bewerking, maakt rapid tooling het mogelijk om mallen en gereedschappen met verbeterde precisie en kortere doorlooptijd te produceren. Hieronder vergelijken we rapid tooling met andere productieprocessen in termen van kosten, doorlooptijd, snelheid, materiaal en toepassingen.
Snelle tooling versus snelle prototypering
Rapid tooling en rapid prototyping spelen essentiële functies in het dynamische productielandschap. Elk draagt op unieke wijze bij aan het productontwikkelingstraject. Rapid Tooling houdt zich bezig met snel productietools creëren om efficiënte massaproductie te garanderen, waar Rapid Prototyping in uitblinkt snel fysieke modellen creëren voor ontwerpvalidatie.
Hier is een tabel die het contrast laat zien tussen rapid tooling en rapid prototyping.
| Snelle tooling | Rapid prototyping | |
| Kosten | De initiële installatiekosten kunnen hoger zijn omdat er matrijskosten nodig zijn. Het is echter kosteneffectief voor lage tot middelgrote productievolumes. | Over het algemeen lagere initiële kosten omdat er geen malkosten vereist zijn. Het is ideaal voor ontwerpvalidatie in een vroeg stadium, omdat er geen malkosten vereist zijn. |
| Doorlooptijd | Korte doorlooptijden, vooral voor productiegereedschappen. Het is geschikt voor snelle productontwikkelingscycli. | Snelle doorlooptijd voor het maken van prototypes. Het heeft een beperkte impact op de totale productontwikkelingstijd. |
| Materiaal | Mallen zijn meestal gemaakt van metaal en de geproduceerde werkstukken kunnen plastic en metalen onderdelen zijn. | Ondersteunt een verscheidenheid aan materialen, waaronder kunststoffen en metalen. Er worden vaak materialen gebruikt die de eigenschappen van het eindproduct simuleren. |
| Nauwkeurigheid | Over het algemeen hoge nauwkeurigheid, vooral voor gereedschappen van productiekwaliteit. Het is geschikt voor toepassingen met laag volume precieze eisen. | Nauwkeurig voor prototypedoeleinden. Het kan beperkingen hebben bij het bereiken van hetzelfde nauwkeurigheidsniveau als Rapid Tooling bij de uiteindelijke productie. |
| Ingewikkeldheid | In staat om complexe geometrieën te hanteren. Zeer geschikt voor ingewikkelde gereedschapsontwerpen. | Ideaal voor het visualiseren en testen van eenvoudige tot redelijk complexe ontwerpen. Het kan te maken krijgen met uitdagingen met extreem complexe geometrieën. |
| Aanvraag | Zeer geschikt voor industrieën die een economische productie van kleine volumes vereisen. Het is ideaal voor kleine tot middelgrote productieruns. | Hoofdzakelijk gebruikt voor ontwerpvalidatie en snelle iteratie. Het komt ook veel voor in industrieën waar snelle iteratie essentieel is. |
Snelle tooling versus conventionele tooling
In de productiewereld is de beslissing tussen CNC-snelgereedschap en conventioneel gereedschap belangrijk. Dit komt omdat het een aanzienlijke impact kan hebben op de productie-efficiëntie en -kosten. Gereedschap voor snelle productie blinkt uit in kracht en snelheid en richt zich op industrieën met veranderende eisen, terwijl Conventioneel Gereedschap het sterkste is en stabiliteit en precisie biedt voor langdurige productie van grote volumes.
Hier is een tabel die het contrast laat zien tussen snel gereedschap en conventioneel gereedschap:
| Snelle tooling | Conventioneel gereedschap | |
| Kosten | Over het algemeen kosteneffectiever voor kortere productieruns. | Hogere initiële kosten, potentieel voordelig voor grootschalige producties. |
| Doorlooptijd | Aanzienlijk kortere doorlooptijden. Het is ideaal om snel te reageren op vragen uit de markt. | Langere doorlooptijden, vooral voor complexe gereedschappen. Het is betrouwbaar voor productie op grote schaal en op de lange termijn. |
| Materiaal | Veelzijdig in materiaalopties, aanpasbaar aan verschillende productiebehoeften. Schimmel bestaat voornamelijk uit metalen materialen. | Ondersteunt een breed scala aan materialen, vaak met meer opties dan Rapid Tooling. Het is geschikt voor uiteenlopende productievereisten. De mal is voornamelijk gemaakt van staalmetaal. |
| Nauwkeurigheid | Over het algemeen hoge nauwkeurigheid, geschikt voor gereedschappen van productiekwaliteit. | Biedt hoge precisie en nauwkeurigheid, vooral voor langdurige, stabiele productie. |
| Ingewikkeldheid | Geschikt voor het hanteren van complexe geometrieën, geschikt voor ingewikkelde gereedschapsontwerpen. | Zeer geschikt voor extreem complexe geometrieën en gedetailleerde gereedschapsvereisten. |
| Aanvraag | Zeer geschikt voor industrieën die flexibiliteit, snelle aanpassing en kleine tot middelgrote productie vereisen. Het wordt alleen voor prototypen gebruikt als het productontwikkelingsproject plaatsvindt 90% zeker succesvol. | Fungeren als monster voor tests vóór de productie van grote en kleine volumes. |
Snel bewerken versus spuitgieten
Het starten van het productietraject vereist een belangrijke keuze tussen snel gereedschap en spuitgieten gieten. Ze belichamen allebei verschillende productiebenaderingen. Snelle gereedschappen, waarbij de nadruk wordt gelegd op snelheid en flexibiliteit, staan in contrast met spuitgieten, bekend om zijn efficiëntie bij het vervaardigen van ingewikkelde onderdelen op schaal.
Hier is een tabel die het contrast laat zien tussen snel bewerken en spuitgieten:
| Snelle tooling | Spuitgieten | |
| Kosten | Over het algemeen kosteneffectiever voor kortere productieruns. | Kan hogere initiële gereedschapskosten hebben, maar kan kostenefficiëntie bieden voor productie van grote volumes. |
| Doorlooptijd | Aanzienlijk kortere doorlooptijden, ideaal om snel in te spelen op vragen uit de markt. | De eerste gereedschappen kunnen langer duren, maar eenmaal ingesteld zijn de productiedoorlooptijden relatief kort, waardoor het efficiënt is voor productie op grote schaal. |
| Materiaal | Veelzijdig in metaal- en kunststofmateriaalopties, aanpasbaar aan verschillende productiebehoeften. | Het is geschikt voor verschillende metaallegeringsmaterialen, vooral metalen zoals aluminium, zink en magnesium. |
| Nauwkeurigheid | Over het algemeen hoge nauwkeurigheid, geschikt voor gereedschappen van productiekwaliteit. | Het biedt een hoge precisie en nauwkeurigheid, waardoor het geschikt is voor complexe en gedetailleerde onderdelen. |
| Ingewikkeldheid | Het is in staat om complexe geometrieën te verwerken, geschikt voor ingewikkelde gereedschapsontwerpen. | Ideaal voor ingewikkelde en complexe onderdeelontwerpen, met een zeer gedetailleerde reproductie. |
| Aanvraag | Zeer geschikt voor industrieën die flexibiliteit, snelle aanpassing en kleine tot middelgrote productie vereisen. | Vaak gebruikt voor de grootschalige productie van complexe onderdelen in industrieën zoals de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart en de elektronica. |
Snel bewerken versus spuitgieten
Elke methode heeft verschillende voordelen. Rapid Tooling, bekend om zijn snelheid en aanpassingsvermogen, staat in contrast met spuitgieten, een methode die bekend staat om zijn efficiëntie bij het produceren van grote volumes ingewikkeld gevormde plastic onderdelen.
Hier is een tabel die het contrast laat zien tussen snelgereedschap en spuitgieten:
| Snelle tooling | Injection Molding | |
| Kosten | Aanzienlijk lagere kosten door goedkopere matrijs. | Kan hogere initiële gereedschapskosten hebben, maar kan kostenefficiëntie bieden voor productie van grote volumes. |
| Doorlooptijd | Aanzienlijk kortere doorlooptijden, ideaal om snel in te spelen op vragen uit de markt. | De eerste gereedschappen kunnen langer duren, maar eenmaal ingesteld kunnen de productiedoorlooptijden efficiënt zijn, vooral bij grote hoeveelheden. |
| Materiaal | Veelzijdig in materiaalopties, aanpasbaar aan verschillende productiebehoeften. | Ondersteunt een breed scala aan materialen, met name kunststoffen, en is geschikt voor verschillende additieven voor specifieke eigenschappen. |
| Nauwkeurigheid | Over het algemeen hoge nauwkeurigheid, geschikt voor gereedschappen van productiekwaliteit. | Geeft hoge precisie en nauwkeurigheid, waardoor het geschikt is voor complexe en gedetailleerde onderdelen. |
| Ingewikkeldheid | Geschikt voor het hanteren van complexe geometrieën, geschikt voor ingewikkelde gereedschapsontwerpen. | Geschikt voor complexe onderdeelontwerpen, voor reproductie van hoge details. |
| Aanvraag | Zeer geschikt voor industrieën die flexibiliteit, snelle aanpassing en kleine tot middelgrote productie vereisen. | Vaak gebruikt voor de grootschalige productie van plastic onderdelen in verschillende industrieën, waaronder de automobielsector, consumentengoederen en medische apparatuur. |
2 manieren om snel gereedschap te maken
Er zijn twee veelgebruikte manieren om mallen te maken met behulp van snel gereedschap. Het zijn directe en indirecte snelle gereedschappen. In dit gedeelte worden de twee methoden uitgelegd en hoe ze kunnen worden gebruikt bij het maken van mallen.
Directe snelle tooling
De directe methode van snel bewerken omvat het creëren van zowel de inzetstukken voor de holtevorm als de eigenlijke kern. Een belangrijk voordeel van deze aanpak ligt in het vermogen ervan om gereedschappen te genereren met geometrieën die met andere middelen moeilijk te bereiken zouden zijn. Een voorbeeld is de conforme koeltechniek, waarbij de warmteafvoer uit de mal uniform is, waardoor de koeltijden ongeveer worden verkort 66%. Dit wordt bereikt door de interne koelkanalen uit te lijnen met de contouren aanwezig in de vormholtes.
Voordelen van Direct Rapid Tooling?
- Kortere doorlooptijden en snellere productie (gereedschappen of mallen kunnen in dagen of weken worden gemaakt).
- Heeft soms minder middelen nodig.
- Er zijn slechts enkele stappen nodig.
Nadelen van Direct Rapid Tooling?
- Prototypes die op deze manier zijn gemaakt, zijn doorgaans minder robuust en gaan lang mee dan die gemaakt met indirecte snelle gereedschappen.
- Het hele proces moet worden herhaald als het CNC-gereedschap voor rapid prototyping of de mal breekt of als u een ander materiaal wilt proberen.
- Het is misschien niet geschikt voor materialen of ontwerpen waarbij ingewikkelde details moeten worden gemaakt met behulp van een duurzame mal of gereedschap.
Indirecte snelle tooling
Indirecte snelle gereedschappen maken gebruik van masterpatronen voor additieve productie om een mal of matrijs te maken. Hoewel er veel technologieën beschikbaar zijn, worden ‘soft tooling’-technieken het meest gebruikt. De zachte gereedschapsmethode maakt gebruik van siliconen mallen voor plastic onderdelen en opofferingsmodellen voor het gieten van metaal.
Testen en experimenteren zijn de doelen van indirecte snelle tooling. Indirecte rapid tooling is bijvoorbeeld een prima oplossing wanneer u diverse materialen wilt testen en al een gedetailleerd ontwerp heeft. Dit is zodat mallen en meerdere testgereedschappen gemakkelijk uit hetzelfde masterpatroon kunnen worden gemaakt.
Voordelen van indirecte snelle tooling
- Gedurende het hele prototypingproces is het masterpatroon solide, veerkrachtig en zelden gebroken.
- Tenzij uw ontwerp verandert, heeft u waarschijnlijk slechts één hoofdpatroon nodig.
- Ze hebben minder variatie omdat elk snelgereedschap en elke mal is afgeleid van hetzelfde masterpatroon.
Nadelen van indirecte snelle tooling?
- De productietijd is langer dan die van direct snelgereedschap.
- Er is een tussenpersoon nodig, wat de kosten zou kunnen verhogen.
- Voor het creëren van een sterk en duurzaam masterpatroon zijn mogelijk betere materialen nodig.
Hier is een tabel met de verschillende stappen waarmee u directe en indirecte snelgereedschappen kunt gebruiken om mallen te maken:
| Stappen | Indirecte snelle tooling | Directe snelle tooling |
| Stap 1 | Modelleer het gereedschap of de mal met behulp van Computerondersteund ontwerp (CAD) software. | Modelleer het hoofdgereedschap of de mal met behulp van CAD-software. |
| Stap 2 | Stuur het bestand naar een printer of machine om de echte mal of het gereedschap te maken dat wordt gebruikt om prototypes te maken. Dit kan additief worden gedaan, met behulp van een 3D-printer om de gewenste vorm helemaal opnieuw te creëren, of subtractief, met behulp van een CNC-machine om te snijden grondstof in de gewenste vorm. | Gebruik een printer of machine om het bestand te verzenden om een mastermal of gereedschap te maken dat bekend staat als een patroon. Dit masterpatroon is vaak behoorlijk robuust. |
| Stap 3 | Prototypes kunnen rechtstreeks van het vervaardigde gereedschap of de mal worden gemaakt. | Maak extra gereedschappen of mallen met behulp van het hoofdpatroon. Het is mogelijk om nieuwe mallen of gereedschappen te maken van verschillende materialen met unieke eigenschappen. Het masterpatroon kan worden gebruikt voor zacht gereedschap (minder robuust gereedschap) of hard gereedschap (gereedschap gemaakt van duurzame materialen). Van één enkel masterpatroon kunnen in grote of kleine hoeveelheden veel gereedschappen of mallen worden gemaakt, die vervolgens kunnen worden gebruikt om meer prototypes te maken. |
Welk materiaal kan worden gebruikt voor Rapid Tooling?
De materialen die worden gebruikt voor snel gereedschap kunnen worden geclassificeerd als zachte gereedschapsmaterialen en harde gereedschapsmaterialen.
Zacht gereedschap
Soft tooling is een veelzijdige productiebenadering die afhankelijk is van flexibele en veerkrachtige materialen om mallen te maken voor de productie van verschillende onderdelen. Zachte gereedschappen zijn, in tegenstelling tot hun stijve tegenhangers bij harde gereedschappen, gemaakt van materialen zoals urethaan en siliconenrubber. Ze bieden unieke eigenschappen waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor specifieke toepassingen.
- urethane
Urethaan is een veelzijdig materiaal dat wordt gebruikt bij zacht gereedschap. Het staat bekend om zijn unieke combinatie van flexibiliteit en duurzaamheid. Vanwege zijn uitzonderlijke flexibiliteit is het een uitstekende keuze voor toepassingen waarbij eenvoudig ontvormen vereist is, vooral als het gaat om ingewikkelde en complexe onderdeelgeometrieën. Urethaan staat bekend om zijn vermogen om ondanks zijn flexibiliteit de duurzaamheid te behouden, waardoor een lange levensduur van zacht gereedschap wordt gegarandeerd.
- Siliconenrubber
Een ander essentieel materiaal bij zacht gereedschap is siliconenrubber, bekend om zijn uitzonderlijke flexibiliteit en hittebestendigheid. De uitzonderlijke flexibiliteit van siliconenrubber maakt het een uitstekende keuze voor het ontvormen van complexe vormen en onderdelen met ingewikkelde ondersnijdingen. Deze eigenschap, gecombineerd met het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan, maakt siliconenrubber ideaal voor vormtoepassingen die verhoogde uithardings- of verwerkingstemperaturen vereisen.
Hard gereedschap
- Aluminium
Aluminium is een lichtgewicht metaal dat bekend staat om zijn goede thermische geleidbaarheid. Het is bijzonder geschikt voor toepassingen met gematigde productievolumes. Het lichtgewicht karakter draagt bij aan het gebruiksgemak, terwijl de thermische geleidbaarheid helpt bij een efficiënte koeling tijdens het gietproces.
- Staal
Staal, bekend om zijn hoge sterkte en duurzaamheid, heeft de voorkeur voor projecten met hoge productievolumes. De robuuste eigenschappen maken het ideaal voor het maken van mallen die bestand moeten zijn tegen uitgebreide en langdurige gebruikseisen.
- Roestvast staal
Roestvast staal biedt corrosiebestendigheid, waardoor het een uitstekende keuze is voor toepassingen waarbij blootstelling aan vocht of corrosieve omgevingen een probleem is. Het combineert duurzaamheid met roestbestendigheid, waardoor de levensduur en geschiktheid voor diverse gietprojecten worden vergroot.
- Titanium
Titanium, bekend om zijn sterkte-gewichtsverhouding en corrosiebestendigheid, is een geavanceerde keuze voor hard gereedschap. Het is met name geschikt voor projecten waarbij een balans tussen sterkte en gewicht van cruciaal belang is
- Gips
Hoewel gips minder gebruikelijk is dan metalen, biedt het een kosteneffectief alternatief in bepaalde scenario's voor harde gereedschappen. Gips is een kosteneffectief materiaal, maar is over het algemeen minder duurzaam in vergelijking met metalen. De betaalbaarheid maakt het een aantrekkelijke keuze voor projecten met beperkte budgetten, vooral wanneer de levensduur van het gereedschap niet van cruciaal belang is.
Gips is zeer geschikt voor productie in kleine volumes en prototyping. Het gebruiksgemak en de mogelijkheden voor het maken van mallen maken het een praktische optie voor projecten met kleinere productie-eisen.
Toepassingen van Rapid Tooling
Hier zijn de verschillende toepassingen van rapid tooling:
CNC Machining
Snel gereedschap bij CNC-bewerking omvat het snel creëren van gereedschap, zoals mallen of matrijzen, voor gebruik in het bewerkingsproces. Het maakt de snelle productie van prototypes en aangepaste onderdelen mogelijk. Het snel vervaardigen van de benodigde gereedschappen zorgt voor een kortere doorlooptijd, waardoor fabrikanten ontwerpen snel kunnen herhalen.
CNC-machines gebruiken deze gereedschappen vervolgens om materialen nauwkeurig te snijden en vorm te geven, waardoor de efficiënte productie van ingewikkelde componenten mogelijk wordt. Het aanpassingsvermogen van Rapid Tooling bij CNC-bewerkingen blijkt gunstig voor productie in kleine volumes loopt waarbij snelheid en maatwerk essentieel zijn.
Die Casting
Bij het spuitgieten speelt Rapid Tooling een cruciale rol bij het maken van mallen die worden gebruikt om complexe en gedetailleerde onderdelen te produceren. Het snel vervaardigen van deze mallen maakt versnelde productiecycli mogelijk, waardoor de tijd die nodig is voor het instellen van de gereedschappen wordt verkort.
Deze snelheid is vooral cruciaal in de auto- en consumentenelektronica industrieën, waar snelle doorlooptijden absoluut noodzakelijk zijn. Het snelle gereedschapsproces zorgt ervoor dat de mallen snel klaar zijn, waardoor het efficiënt gieten van componenten met precisie en detail mogelijk wordt.
Sheet Metal Fabrication
Rapid Tooling omvat het snel maken van gereedschappen, zoals matrijzen of ponsen, om metalen platen te vormen en te vormen. Dit proces is cruciaal voor prototyping en aangepaste behuizingen. Rapid Tooling bij de plaatbewerking maakt de snelle productie van beschermende behuizingen voor elektronische apparaten en machines mogelijk.
Bovendien vergemakkelijkt rapid tooling in de auto-industrie de snelle creatie van gereedschappen voor het vormen van voertuigpanelen en carrosseriecomponenten. De snelheid van het instellen van de gereedschappen is essentieel om aan de productie-eisen te voldoen en tijdige projectmijlpalen te bereiken.
Overwegingen om prototypevormen te maken
Wanneer u zich waagt aan het maken van prototypen van matrijzen, spelen verschillende cruciale overwegingen een rol om effectief en efficiënt matrijsontwerp en -productie te garanderen. Deze overwegingen omvatten:
- Materiaalkeuze
De materiaalkeuze voor de mal is cruciaal. Het moet aansluiten bij de specifieke eisen van het snelle prototype en het productieproces. Er moet rekening worden gehouden met factoren zoals materiaaleigenschappen, duurzaamheid en bewerkingsgemak.
- Precisie van matrijsontwerp
Nauwkeurige afmetingen en een glad oppervlak van de mal zijn van het grootste belang. De structuur van de mal moet zorgvuldig worden ontworpen om aan de specificaties van het prototype te voldoen. Bovendien moet het ontwerp een hoge productie-efficiëntie en eenvoudige automatisering mogelijk maken.
- Productie-efficiëntie en kosten
Een evenwicht tussen productie-efficiëntie en kosten is essentieel. Het matrijsontwerp moet de productieprocessen optimaliseren, een lange levensduur, lage kosten en het naleven van economische overwegingen garanderen.
- Aanpassingsvermogen aan productiebehoeften
De matrijsstructuur en -parameters moeten aansluiten bij de vereisten van het productieproces. Stijfheid, geleiding, losmechanismen en positioneringsmethoden moeten zorgvuldig worden overwogen om het aanpassingsvermogen te vergroten.
- Slijtonderdelen en vervanging
Slijtageonderdelen in de mal moeten zo zijn ontworpen dat ze gemakkelijk kunnen worden vervangen. Deze overweging is van cruciaal belang voor het behoud van de levensduur van de matrijs en het minimaliseren van stilstand tijdens de productie.
Conclusie
Rapid tooling is een veelgebruikte methode die fabrikanten graag gebruiken. Deze techniek maakt het voor fabrikanten mogelijk productontwikkeling versnellen, tijd en geld besparen vergeleken met traditionele toolingmethoden, en productontwerpen snel testen en valideren. De time-to-market wordt verkort, de productkwaliteit en het ontwerp worden verbeterd en de klanttevredenheid stijgt. Dankzij snelle tools kunnen fabrikanten het productontwerp sneller en efficiënter herhalen en wijzigen.
At Zintilon, wij bieden onze klanten meer dan alleen hulp bij de ontwerpvoorbereiding op maat voor het snelle toolingproces, inclusief door CAD-software gegenereerde 3D-modellen. Daarnaast geven we gereedschapsaanbevelingen op basis van verschillende specifieke projectspecifieke factoren, zoals de zachte of harde gereedschapsvoorkeuren van de klant, budget, planning, ontwerpcomplexiteit, materialen en toleranties. Contact ons nu meteen als u snelle gereedschapsdiensten nodig heeft!
Lees Verder
- Rapid Tooling: proces, voordelen en toepassing – Zintilon
- Een gids voor snelle prototypes en hun voordelen – Zintilon
- Rapid Prototypes: alles wat u moet weten – Zintilon
- Plaatwerkproductie: het proces begrijpen - Zintilon
- Een uitgebreide gids voor soorten klinknagels en hun toepassingen – Zintilon
Geweldig, Samen
