Услуге CNC прототиповања за функционално тестирање

Функционално тестирање захтева прототипове који прецизно реплицирају понашање коначних делова у реалним условима. CNC obrada пружа исплативо решење за производњу прототипова високе прецизности коришћењем материјала који се користе у серијској производњи. Ова анализа поређује CNC технологију са алтернативним методама (3D штампање, ливење у уретан) у погледу тачности, времена израде, карактеристика материјала и цене. Тест подаци потврђују да CNC прототипови постижу размерну тачност од ±0,05 mm и карактеристике материјала које се у оквиру 5% поклапају са карактеристикама метала/пластика серијске производње. Студије случајева демонстрирају успешну верификацију носећих делова у авионској индустрији и медицинским уређајима. Резултати потврђују да је CNC прототипирање критично за функционалну проверу уколико су интегритет материјала и прецизност од суштинске важности.

1 Uvod

Функционално тестирање повезује верификацију дизајна и масовну производњу. Како се комплексност производа повећава 2025. године, симулација перформанси у стварним условима захтева прототипове који се не могу разликовати од коначних делова. Традиционални 3D-принтовани прототипови често не издржавају механичка/термална оптерећења услед анизотропних особина. Фрезирање на бројчано управљаним машинама (CNC) пружа решење за овај проблем омогућавајући израду прототипова од материјала који се користе у производњи (нпр. алуминијум легуре 6061-T6, PEEK). Ова студија квантитативно приказује ефикасност израде прототипова фрезирањем за функционалну верификацију кроз поређења и индустријска примењена мерила.

2 Методологија

2.1 Експериментални оквир

Пет тест компоненти је израђено коришћењем:

• CNC obrada : 3-осни и 5-осни фрезерски стругови (Haas VF-2, DMG MORI)

• Адитивне производње : SLS (Nylon PA12), SLA (Somos Taurus)

• Ливење у уретану : Smooth-Cast 300

2.2 Мерила верификације

• Димензиона тачност : Мерење координатном машином (Mitutoyo Crysta-Apex)

• Материјална перформанса : Тестови на затегање (Instron 5967), термичко циклирање (-40°C до 120°C)

• Funkcionalno testiranje : Трајна издржљивост оптерећења (хидраулична преса), циклуси замора

3 Резултати и анализа

3.1 Тачност и верност материјала

Табела 1: Упоређивање метода прототипирања

CNC prototipovi su zadržali dimenzionu stabilnost unutar ±0,05 mm nakon testiranja termalnim stresom – bolje nego kod SLS (deformacija do 0,3 mm) i poliuretana (0,45 mm).

3.2 Rezultati funkcionalnih testova

• Aeropropski nosač (Al 7075-T6) : CNC prototipovi izdržali 15.000 ciklusa zamora pri 120% radnom opterećenju; SLS delovi su se pokazali neispravnim nakon 3.200 ciklusa.

• Medicinski implantat (Ti-6Al-4V) : CNC obrađeni delovi prošli su testove biokompatibilnosti i habanja, dok liveni poliuretan pokazuje otpadanje čestica.

4 Rasprava

Performanse vođene materijalom : Korišćenje izotropnih metala/inženjerskih plastika kod CNC omogućava prediktivnu analizu otkaza. Anizotropija kod SLS delova stvara koncentracije napona koje se ne mogu detektovati u CAD-u.

Ograničenja : Viša početna cena u poređenju sa 3D štampom (prosečno +35%) čini CNC manje prikladnim za nevažne vizijske prototipove. Postoje geometrijska ograničenja za unutrašnje kanale prečnika manjeg od 0,8 mm.

Implikacije za industriju : CNC prototipiranje smanjuje doradu alata za 40–60% u automobilskim/aeroprostornim primenama. Proizvođači medicinskih uređaja ga koriste za prototipove za dostavu FDA-u koji zahtevaju praćenje materijala.

5 Zaključak

CNC mašiniranje nudi neuporedivu tačnost (±0,05 mm) i tačnost materijala za funkcionalne prototipove. Njegova sposobnost obrade metala i termoplastike za konačnu upotrebu omogućava pouzdano simuliranje mehaničkih, termalnih i hemijskih performansi. Preporučuje se za:

• Ključne komponente koje prenose opterećenje

• Industrije koje zavise od propisa (medicinska, automobilska)

• Validaciju proizvodnje u velikim serijama
  Buduća istraživanja treba da istraže hibridne pristupe (npr. CNC + DED) za složene unutrašnje geometrije.