Pembuatan Prototipe Cepat dan Pengecoran

Dampak pencetakan 3D pada pasir dan pengecoran investasi

Pencetakan 3D adalah salah satu dari banyak kemajuan yang memungkinkan pembuatan prototipe lebih cepat.

Seorang desainer, pengusaha, atau penemu mendapatkan ide dan memulai proses untuk mewujudkannya. Pada awalnya ide dibuat dari sketsa dan rencana, penelitian dan desain, tetapi fokus desainer adalah menciptakan objek fisik. Tidak ada pengganti untuk memegang mockup atau prototipe dan melihat visi menjadi hidup. Pembuatan prototipe memungkinkan desainer untuk memiliki keyakinan pada ide mereka, mengatasi kekurangan produksi, dan merayu investor atau klien.

Selama peluncuran pertama objek ke dunia, pencipta harus mengelola produk baru mereka melalui masalah kekayaan intelektual, analisis biaya akhir, masalah mekanis dan estetika, dan harapan investor, klien, atau pasar. Proses pembuatan prototipe yang baik memberikan ruang bagi semua masalah ini untuk dieksplorasi.

Untungnya, munculnya prototyping berbasis komputer yang cepat telah menyederhanakan detail teknis dari proses ini, memungkinkan pembuat konten untuk menghasilkan produk terbaik.

Riwayat pembuatan prototipe

Sebelum munculnya teknologi yang dibantu komputer, semua prototipe cor logam dibangun dari pola yang dirancang dengan tangan. Setelah fase desain awal, pembuat pola pengrajin akan membuat gambar menjadi patung tiga dimensi. Untuk cetakan pasir, pola ini biasanya terbuat dari kayu, tetapi kadang-kadang dari logam atau keramik. Beberapa pola dibuat dari lilin untuk proses pengecoran investasi. Pola longgar ini adalah rendering umum pertama dari objek akhir.

Pola-pola ini tidak akan identik dengan prototipe, meskipun mungkin terlihat mirip dengan produk akhir. Pola seringkali sedikit lebih besar dari model akhir, untuk mengimbangi penyusutan selama proses pengecoran logam. Mereka juga dapat dipisahkan menjadi beberapa bagian, dibuat hanya sebagai kontur geometris untuk cetakan sapuan, atau memiliki sudut aneh yang dirancang untuk mengimbangi deformasi logam yang berkontraksi atau untuk memberikan draf agar pola dikeluarkan dari cetakan pasir.

Pola akan diberikan kepada pembuat cetakan ahli di lantai pengecoran, biasanya untuk membuat cetakan pasir yang diperlukan untuk pengecoran prototipe. Langkah pencetakan dulunya menantang, tidak sesederhana hanya menekan pola ke pasir. Seorang pembuat cetakan harus mengukir garis pemisah cetakan, dan menempatkan saluran dan lubang yang diperlukan yang memungkinkan logam cair mengisi cetakan secara merata dan lengkap, dan mendingin tanpa cacat. Saluran ini termasuk sariawan, atau jalan masuk ke mana logam cair dituangkan; gerbang, yang merupakan saluran berukuran bervariasi yang mengontrol laju aliran material cair; pelari, yang memungkinkan logam cair mengalir dari satu area cetakan ke yang lain; dan riser, kolam bervolume besar yang tetap panas lebih lama dari casting, dan oleh karena itu dapat memasukkan logam cair ke dalam casting saat mendingin dan menyusut, mencegah pembentukan lubang.

Dari kerja keras pembuat pola dan pembuat cetakan ini, prototipe logam akan dicetak.

Setelah pekerja pengecoran melepaskan cetakan logam yang bersih, perancang asli dapat mengevaluasinya. Estetika, berat, hasil akhir, dan kecocokan akan menjadi jelas. Jika itu bukan hanya objek dekoratif, tetapi sesuatu yang dirancang untuk menangani tekanan mekanis, perancang akan menguji objek dengan memuatnya ke toleransi yang dinyatakan, dan seterusnya, untuk memeriksa rekayasa. Pengecoran juga akan menguji prototipe dengan menghancurkannya:pengecoran akan dipotong-potong, untuk mencari kelainan bentuk di dalamnya.

Membawa desain ke pembuatan juga akan membuat investasi dan pengembalian lebih jelas. Seorang desainer atau penemu mungkin menggunakan fase pembuatan prototipe untuk menganggarkan dan menemukan efisiensi untuk menjalankan produksi penuh.

Setelah memikirkan prototipe dengan semua cara ini, perubahan desain mungkin diperlukan. Apakah modifikasi itu besar atau kecil, mereka biasanya akan menciptakan jam kerja lagi untuk pembuat pola pengrajin, dan untuk pembuat cetakan sesudahnya.

Pembuatan prototipe adalah proses yang panjang dan mahal.

Digitasi dan desain berbantuan komputer

Munculnya prototyping yang cepat telah membuat lebih mudah untuk membuat model kerja. Ini juga menunda saat pertama kali objek fisik dibutuhkan.

Cetak biru dan sketsa teknis dulu semuanya dilakukan dengan tangan. Sekarang, mereka didigitalkan melalui program CAD (Computer Assisted Design). Sangat mudah untuk mengubah file CAD digital berkali-kali melalui proses pembuatan prototipe, sedangkan cetak biru historis membutuhkan banyak tenaga untuk digambar ulang.

Gambar CAD dapat diubah menjadi simulasi yang kompleks dan dibayangkan dengan baik dari proses manufaktur dan produk akhir. Mereka adalah langkah prototyping digital, menciptakan model komputer lengkap yang bertindak lebih seperti prototipe awal daripada yang mungkin dilakukan dengan pena dan kertas. File CAD juga dapat digunakan oleh program komputer yang memiliki informasi manufaktur dan produksi. Jika seorang desainer mengirim file CAD dengan objek mereka ke pengecoran, ahli metalurgi dapat menggunakan program dengan database yang luas dari properti logam dan proses pencetakan untuk mengevaluasi sketsa dan memprediksi kemungkinan masalah. Masalah yang mungkin pernah ditemukan dalam proses pembuatan prototipe dapat ditemukan sebelum logam pertama dituangkan.

Program ini juga berguna untuk pengecoran, membantu menempatkan sprue, gerbang, runner dan riser di tempat yang akan membuat pengecoran paling solid, sebelum polanya sampai ke lantai pengecoran.

Namun, tidak peduli seberapa rumit atau seberapa baik imajinasinya, mereka tetaplah abstraksi. Orang sering membutuhkan prototipe fisik untuk benar-benar memahami sebuah desain.

Mockup dan prototipe pra-produksi

Dengan munculnya pencetakan 3D, maket dapat dibuat dengan cepat dan dalam skala apa pun, seringkali jauh sebelum produsen dihubungi. Sekarang umum bagi desainer untuk membangun prototipe pertama mereka sendiri di rumah. Baik dalam bentuk miniatur atau skala, seorang desainer dapat mengadakan mockup proyek mereka untuk melihat bagaimana semuanya bisa menyatu.

Pencetakan 3D adalah bagian dari gaya baru "desain berulang" yang berubah dengan cepat. Model 3D dapat dicetak, dikritik, diubah, dan dicetak ulang dalam sehari. Ini cepat dan murah dibandingkan dengan proses pembuatan pola dan pengecoran logam yang rumit.

Di pengecoran, pembuatan prototipe cepat juga dapat membantu membuat pola untuk dicetak ke dalam cetakan dengan cara baru dan baru. Pemesinan yang dipandu laser dapat membuat pola dari logam. Pencetakan 3D dapat langsung membuat pola untuk casting investasi, yang mungkin efisien untuk jangka pendek atau kompleks.

Prototipe produksi

Pada akhirnya, prototipe perlu dibuat dari bahan yang tepat dengan ukuran yang tepat dan produksi jangka pendek akan dipesan dari pabrikan. Kedatangan teknologi digital berarti bahwa pembuat pola dan pembuat cetakan masing-masing sekarang dipandu melalui pekerjaan mereka oleh program komputer, mempercepat langkah-langkah pembuatan prototipe ini. Namun tidak semuanya berubah. Pola kayu lepas biasanya masih dibuat untuk prototipe pertama dari proses produksi pengecoran pasir (atau pola lilin untuk pengecoran investasi). Model kerja ini akan dibuat dan diuji seperti biasanya.

Pengecoran masih melakukan pengujian destruktif. Pekerja logam akan memotong atau membuat inti dari beberapa coran untuk memastikan mereka bebas dari cacat, atau bahwa setiap cacat berada dalam toleransi yang disepakati. Ketika pengecoran yakin mereka akan mengirimkan sampel ke pelanggan. Pelanggan kemudian menyelesaikan casting seperti yang mereka inginkan, dan membuatnya bekerja. Apakah prototipe yang berfungsi terlihat dan berfungsi sebagaimana dimaksud? Bisakah itu menangani beban yang diharapkan?

Dalam penemuan baru, inovator mungkin memerlukan beberapa putaran prototipe kerja untuk mengotak-atik desain atau material. Untuk suku cadang yang lebih standar, prototipe yang berfungsi mungkin merupakan bukti konsep yang akan menemukan klien atau investor untuk membayar produksi penuh.

Kecepatan prototyping ini berjalan ditingkatkan dengan kedatangan teknologi seperti ultrasound dan x-ray. Pengecoran sekarang dapat menguji dengan cara yang tidak merusak serta yang merusak. Teknisi dapat memeriksa kesehatan logam tanpa memotong casting. Ini berarti bahwa lebih sedikit prototipe yang dapat dibuat dan masih memberikan pemeriksaan penuh pada jalur produksi. Item yang diperiksa oleh pengecoran dengan cara yang tidak merusak dapat dikirim dari pengecoran ke pelanggan untuk pemeriksaan, penyelesaian, dan pengujian beban. Prototyping cepat, kemudian, juga disediakan oleh opsi pengujian non-destruktif baru, yang memungkinkan investasi yang lebih sedikit dalam proses pembuatan prototipe.

Perjanjian kerahasiaan dan paten

Bukan hanya masalah teknis yang dipengaruhi oleh prototipe cepat, tetapi juga masalah kekayaan intelektual. Segera setelah desain meninggalkan bengkel desainer dan beralih ke dunia manufaktur, IP menjadi perhatian.

Jika suatu produk adalah yang pertama dari jenisnya, seorang penemu umumnya akan berencana untuk mengajukan paten. Dalam banyak situasi, tidak bijaksana untuk mengajukan paten sebelum prototipe produksi yang berfungsi telah diuji. Baik pekerjaan yang masuk ke prototyping, dan pengujian desain sesudahnya, mungkin menemukan kekurangan yang dapat mengubah aplikasi paten.

Paten diumumkan kepada publik saat diajukan. Pembuatan prototipe cepat memanaskan siklus produksi untuk semua orang. Paten yang cacat mungkin menjadi makanan kreatif bagi pesaing, yang dapat dengan cepat meluncurkan penelitian dan pengembangan mereka sendiri, menggunakan paten sebagai dasar. Oleh karena itu, menunggu hingga akhir pembuatan prototipe hingga paten sering kali merugikan biaya dan kekayaan intelektual. Seorang penemu biasanya tidak ingin mengeluarkan uang untuk proses paten yang rumit, hanya harus mengulangnya dengan persaingan di belakangnya.

Proses ini dapat membuat seorang penemu merasa rentan bahwa seseorang dalam proses pembuatan prototipe dapat menyalin desain mereka dan membawanya ke pasar terlebih dahulu. Oleh karena itu, penting untuk memiliki hubungan yang baik dengan produsen yang memiliki reputasi baik dan memiliki desain yang dilindungi dengan Perjanjian Kerahasiaan yang jelas.

Prototipe cepat untuk desain yang lebih baik

Sisi lain dari kehati-hatian ini adalah dorongan bisnis untuk mendapatkan produk di luar sana, bahkan jika di pasar pengujian terbatas atau untuk penguji beta. Pendiri LinkedIn, Reid Hoffman, dikutip secara luas, mengatakan, “Jika Anda tidak malu dengan versi pertama produk Anda, Anda sudah terlambat meluncurkannya.”

Pembuatan prototipe cepat membantu desainer mewujudkan produk yang lebih baik sebelum dipasarkan. Kemudahan tahap ini bisa menjadi lagu sirene, bagaimanapun, yang membuat desainer mengutak-atik untuk mendapatkan hal-hal yang sempurna sebelum diluncurkan. Penting untuk diingat bahwa pengembangan tidak harus mengakhiri pekerjaan pemurnian dan penyempurnaan produk. Masa pakai casting dapat dimulai dengan desain dan pembuatan prototipe, tetapi sering kali memunculkan generasi produk yang sedikit mengubah gaya, material, metode casting, kemampuan mekanis, ukuran, atau fungsi.

Posting Sebelumnya:Desain Pengecoran LogamProses Pengecoran LogamPosting berikutnya:Metode Pengecoran Logam