在过去的十五年中,原型复制技术取得了长足的进步。最初,大多数 RP 技术在速度方面具有明显的优势,但由于精度和材料性能方面的问题,限制了该技术的进一步发展。自 RP 出现以来,由于面临一定的竞争威胁,数控技术在提高速度的同时,也能带来众所周知的优势。同样,RP 也在精度、材料性能和表面抛光方面得到了改进。

了解这两种技术对于选择合适的加工工具尤为重要。以下指南有助于选择工具。

Material

RP 受限

材料研究经历了一个漫长的过程。材料的选择范围扩大了,性能也得到了保证。目前可供选择的材料包括金属、塑料、陶瓷和复合材料,但材料的选择仍受到一些限制。此外,大多数材料的性能与材料加工、成型和铸造的性能不太匹配。

数控系统几乎不受限制

加工中心可对几乎所有材料进行切割处理。

部件的最大尺寸

RP 的最大尺寸为 600x900x500 毫米

虽然现有的工业化设备不能加工仪表盘或挡板,但现有的样机可以用来生产大多数日用品和工业产品。如果设备要生产的部件太大,可以先生产单个部件,最后再组合成一个完整的部件。必须指出的是,尺寸对时间有影响,生产较大的部件需要更长的时间。

CNC 可以生产飞机零部件

数控加工可以生产的实际零件和模块的尺寸从台式设备到桥梁设备不等。可以说,数控加工的尺寸限制仅仅来自于所使用的机械工具。

部件的复杂性

RP 不受限制

如果样品可以通过设计软件成型,则几乎不会影响制造时间或成本。快速、低成本地生产复杂零件是 RP 的最大优势之一。

CNC 受限

数控加工必须处理零件的所有细节特征。随着零件复杂程度的增加,所需的设备和刀具更换数量也会相应增加。大长宽比、深槽、深孔和方角会增加数控切割设备的成本。五轴切割工具和某些技术可以克服这些缺点,但简单的操作(如下刀)也会造成问题。

详细功能

RP 是独一无二的

RP 可以处理一些 CNC 无法处理的细节。例如,RP 可以加工尖锐的内角、深而窄的通道、高而薄的壁以及大长宽比的棱镜。

CNC 有其不同之处

数控系统的许多功能都优于 RP,例如锐利的边缘、平滑的重叠和干净的倒角。在评估精度细节(即表面精加工)时,这些特性尤为重要。

Accuracy

RP 精确度为 0. 125~0.75 毫米

RP 的某些个别尺寸的精度可能超过 0. 125 毫米,但一般偏差范围为 0. 125~0.75毫米。精度随 RP 设备和尺寸的变化而变化。尺寸越大,精度越高。

CNC 的精度为 0. 0125-0. 125 毫米

如果加工设备适当,其精度可能会很高。通常,CNC 的精度高于 RP,而精度一般与设备的成本有关。

Repeatability

RP 的重复性较低

RP 对影响原型质量的许多因素都非常敏感。在不同的时间生产零件,结果可能不同。温度、湿度、定位和位置只是影响产品重复性的几个参数。

数控系统重复精度高

CNC 的重复精度远高于 RP。如果使用的刀具路径、刀具和材料不变,产品的重复精度会更高。环境条件和人为因素会影响结果。对于某些材料来说,温度和湿度会影响产量,因为它们会影响技术人员所使用设备的精度。

表面处理

RP 的 Ra 值为 2.

如果没有进行二次处理,即使不是全部,也会有部分表面非常粗糙。RP 采用一定的技术将板材厚度增加到 0.025 毫米,但板材的分层和不平整仍然会影响表面的光洁度。如果要进行二次加工,光洁度可以达到理想的水平,但这样做会改变零件尺寸的精度。同时,这些操作会增加额外的时间和成本。

CNC 的 Ra 值为 0.

机械加工与 RP 不同,它可以使表面抛光适用于原型、模型和工具。对于 RP,二次处理(打磨、抛光)可以提高表面光洁度,但同时也会影响精度、时间和成本。

Reliability

RP 的可靠性适中

对于大多数技术而言,产品的可靠性会随着产品的成熟而提高。RP 技术只有 15 年的历史,这意味着它的可靠性会有不同程度的提高。由于该技术发展时间短、资源短缺,一些 RP 制造商没有太多时间来改进设备的组件以提高其可靠性。

数控系统的可靠性为中等至高等

数控技术的研究和开发已有 30 多年的历史,因此它是一项可靠而值得信赖的技术。多年来,不断的技术改进淘汰了降低产品可靠性的设备部件。

所需操作员

RP 只需要很少的操作员

除了辅助操作(如搭建支架)外,RP 只需要很少的人员。只需几分钟,它就能准备好零件所需的信息并开始制造。在生产过程中,几乎不需要人工参与。

数控系统需要许多操作员

CAM 软件应用已得到改进,但在大多数情况下,它们仍无法消除人为干预。设备的安装和操作需要经验丰富的技术人员;在无人操作的条件下制造模型的情况极为罕见。

需要经验丰富的技术人员

RP 很少需要这样的技术人员

这种技术的员工工资肯定不是最低的,但与机械加工相比,有经验的技术人员数量较少。这种说法有一定道理,因为这项技术本身并不需要任何工人。此外,在对 RP 进行改进后,操作过程甚至不需要技能。

数控系统需要许多这样的技术人员

机械加工需要技能、创造力和处理问题的能力。从刀具路径设计、加工策略到切削操作和监控,机械加工都是由经验丰富的技术人员完成的。随着公司收入的减少和技术人员数量的减少,制造模型所需的人力资源很可能会出现短缺。

开发周期

RP 所需的周期为中短期

RP 需要的员工少,操作步骤少,对设计复杂性的敏感度低,因此它不仅能缩短实际制造周期,还能缩短整个流程的时间。一般来说,RP 技术在时间和人力方面都很高效。如果 RP 在下午 4:30 收到数据,第二天上午就可以生产出产品。对于 CNC 来说,如果两班制没有生产时间,就无法生产产品。但是,这并不是说 RP 技术在加工和制造任何零件方面都是最快的。

数控系统所需的周期为中等

机械加工涉及很多方面,主要是人力、刀具轨迹、设备固定、加工时间、材料等。因此,许多工作所需的时间远远超过 RP。不过,如果设计简单易懂,数控系统也可以缩短周期;如果轴速快,还可以改变其进给速度。