Perkhidmatan Prototaip CNC untuk Ujian Fungsi

Ujian fungsi memerlukan prototaip yang dapat meniru dengan tepat kelakuan komponen akhir di bawah keadaan sebenar. Mesin CNC menyediakan penyelesaian yang berdaya guna untuk menghasilkan prototaip berkualiti tinggi dengan menggunakan bahan pengeluaran sebenar. Analisis ini membandingkan CNC dengan kaedah alternatif (pencetakan 3D, pengecoran uretana) dari segi ketepatan, tempoh pengeluaran, sifat bahan, dan kos. Data ujian mengesahkan prototaip CNC mencapai ketepatan dimensi ±0.05mm dan sifat bahan dalam julat 5% daripada logam/plastik bermutu pengeluaran. Kajian kes menunjukkan kejayaan pengesahan komponen struktur bebola dalam industri kedirgantaraan dan peralatan perubatan. Keputusan ini mengukuhkan CNC prototaip sebagai asas bagi pengesahan fungsian di mana integriti bahan dan ketepatan tidak boleh dikompromi.

1 pengenalan

Ujian fungsian menghubungkan pengesahan reka bentuk dan pengeluaran secara besar-besaran. Dengan peningkatan kerumitan produk pada tahun 2025, mensimulasikan kehendak prestasi dunia sebenar memerlukan prototaip yang tidak dapat dibezakan daripada komponen akhir. Prototaip yang dicetak 3D secara tradisional sering gagal di bawah tekanan mekanikal/terma disebabkan oleh sifat anisotropik. Pemesinan CNC menangani jurang ini dengan membolehkan penghasilan prototaip daripada bahan berkualiti pengeluaran (contohnya, aluminium 6061-T6, PEEK). Kajian ini mengukur keberkesanan prototaip CNC untuk pengesahan fungsian melalui metrik perbandingan dan aplikasi industri.

2 Kaedah

2.1 Kerangka Eksperimen

Lima komponen ujian telah diprototaipkan dengan menggunakan:

• Mesin CNC : Mesin pemesin 3-paksi & 5-paksi (Haas VF-2, DMG MORI)

• Pengeluaran Additif : SLS (Nilon PA12), SLA (Somos Taurus)

• Penuangan Urethan : Smooth-Cast 300

2.2 Metrik Pengesahan

• Ketepatan Dimensi : Pengukuran CMM (Mitutoyo Crysta-Apex)

• Prestasi Bahan : Ujian tegangan (Instron 5967), kitaran haba (-40°C hingga 120°C)

• Ujian Fungsional : Ketahanan beban (mesin tekan hidraulik), kitaran keletihan

3 Keputusan dan Analisis

3.1 Ketepatan dan Kesetiaan Bahan

Jadual 1: Perbandingan Kaedah Prototaip

Prototaip CNC mengekalkan kestabilan dimensi dalam julat ±0.05mm selepas ujian tekanan haba – mengatasi SLS (penyimpangan sehingga 0.3mm) dan uretana (0.45mm).

3.2 Keputusan Ujian Fungsi

• Braket Aeroangkasa (Al 7075-T6) : Prototaip CNC bertahan sehingga 15,000 kitaran keletihan pada beban operasi 120%; bahagian SLS gagal pada 3,200 kitaran.

• Implan Perubatan (Ti-6Al-4V) : Komponen dimesin CNC lulus ujian keserasian biologi dan kehausan, manakala uretana tuangan menunjukkan pengelupasan zarah.

4 Perbincangan

Prestasi Berpandukan Bahan : Penggunaan logam/plastik kejuruteraan isotropik oleh CNC membolehkan analisis kegagalan berangkaian. Anisotropi pada bahagian SLS mencipta kepekatan tegasan yang tidak dapat dikesan dalam CAD.

Keterhadan : Kos permulaan yang lebih tinggi berbanding pencetakan 3D (purata +35%) menjadikan CNC kurang sesuai untuk prototaip visual bukan kritikal. Kekekangan geometri wujud untuk saluran dalaman <0.8mm diameter.

Implikasi Industri : Pensampelan CNC mengurangkan kerja semula alat ganti sebanyak 40-60% untuk aplikasi automotif/aeroangkasa. Pembangun peranti perubatan menggunakan pensampelan ini untuk prototaip pengemukaan FDA yang memerlukan penjejakan bahan.

5 Kesimpulan

Pemesinan CNC memberikan ketepatan (±0.05mm) dan kesetiaan bahan yang tiada tandingan untuk prototaip berfungsi. Keupayaannya memproses logam dan termoplastik untuk kegunaan akhir membolehkannya mensimulasikan prestasi mekanikal, haba, dan kimia secara boleh percaya. Cadangan untuk:

• Komponen kritikal yang menanggung beban

• Industri yang bergantung kepada peraturan (perubatan, automotif)

• Pengesahan pengeluaran jumlah tinggi
  Kajian masa depan perlu meneroka pendekatan hibrid (contohnya, CNC + DED) untuk geometri dalaman yang kompleks.