弹性体原型制作指南

原型制作是制造生命周期的关键阶段，通常将设计阶段的结束与生产的开始联系起来。该流程使设计师和工程师能够改进零件设计、收集反馈并获得利益相关者的支持。

可以通过多种不同的方式创建原型。使用增材制造方法生产零件的快速 3D 原型制作已成为越来越受欢迎的原型制作选择，因为它使工程师能够在生产开始之前快速且经济高效地识别设计问题。这有助于避免成本高昂或耗时的工具修订，提高产品质量，并确保生产按计划的时间表进行。

但是，某些零件应用和材料并不适合基于 3D 的原型制作。熔融沉积成型 (FDM) 等工艺生产的非各向同性部件可能比生产弹性体部件更脆弱且反应不同，而其他增材方法可能会受到成本或材料选择的限制。

这可能对快速成型弹性体成型、密封件和其他具有低硬度的高弹性部件提出挑战，其中柔韧性是理想的材料特性。虽然增材制造方法的发展使工程师能够打印橡胶或“弹性体”产品，但该技术的用途仍然有限。然而，弹性体部件和原型可以用传统的制造方法有效地制造。

生产弹性体原型的方法

压缩成型和传递成型等工艺是生产橡胶部件（如垫圈、密封件和 O 型圈）的高效方法，但制造橡胶压缩模具设计所需的工具往往价格昂贵。两种最常见的传统橡胶零件原型制作方法是聚氨酯铸造​​和模切。

聚氨酯铸造​​涉及围绕具有所需最终零件的精确几何形状的主图案创建硅胶模具。主图案可以是 CNC 加工或 3D 打印，具体取决于应用和几何复杂性。模具设置好后，可以将其切开并用于以小批量创建主图案的高精度复制品。聚氨酯铸造​​的一个显着优势是，与其他弹性体原型制作方法相比，该工艺允许更多的硬度和颜色。弹性体片材的模切对于垫圈和密封件也很常见。

CNC 铣削是一种减材制造工艺，它使用旋转工具快速有效地从实体工件上切割材料，从而塑造所需的零件。这种方法也可用于创建橡胶设计，但有一个主要的设计限制：试图以任何精度切割弹性、柔韧的材料都非常困难。因此，只有非常坚硬的橡胶才能被有效研磨。

铸造聚氨酯原型是一种更有效的制造软橡胶零件的方法。如果由于某种原因必须对原型进行铣削，工程师应考虑在铣床上方放置一个轴环，以防止橡胶工件移动。橡胶工件也可以在铣削前在液氮中冷冻以增加其硬度。

3D 打印橡胶原型的主要优势之一是速度。一旦 CAD 文件最终确定，零件通常可以在不到一天的时间内制造出来。然而，一些加法方法存在材料限制，这意味着虽然它们可能有效地测试组件的配合和形式，但它们通常不适合功能测试。

一些材料限制因工艺而异。 3D 打印弹性体原型的第一种方法是使用具有弹性基材的选择性激光烧结 (SLS)。通过 SLS 创建的原型显示出一定的弹性，但仍表现出相对的刚度，并且在反复弯曲后容易断裂。这些部件通常也有低分辨率的饰面。

PolyJet 技术的发展使工程师能够从同一个喷头以不同组合打印多种材料。这样就可以生产出能够准确模拟橡胶各种特性的原型，包括肖氏硬度范围为 27-95 的硬度计。不幸的是，许多 PolyJet 材料缺乏真正橡胶原型的强度，尽管一些较新的材料提供了更具可比性的强度和功能。

Carbon 的数字光合成 (DLS) 技术也可用于打印弹性体原型，该工艺的一个优点是它允许更大的各向同性特性。这种方法在材料特性、硬度、颜色、零件复杂性和零件尺寸方面存在一定的局限性，但可用于创建生产质量的橡胶原型。

高效地制作橡胶零件原型

技术进步使得快速和经济地制作弹性体零件原型变得更加容易，并且让所需的材料规格确定哪些工艺制造商是最大化效率的关键。如果原型旨在作为概念验证或测试组件的形式和配合，那么 3D 打印提供的效率是难以超越的。另一方面，聚氨酯铸件的材料限制要少得多，这通常证明对功能测试更有用。

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