Dịch Vụ Chế Tạo Mẫu CNC Cho Kiểm Tra Chức Năng

Kiểm tra chức năng đòi hỏi các mẫu thử có thể tái tạo chính xác hành vi của sản phẩm cuối cùng trong điều kiện thực tế. Gia công CNC cung cấp một giải pháp khả thi để sản xuất các bản mẫu chất lượng cao bằng vật liệu dùng trong sản xuất cuối cùng. Phân tích này so sánh CNC với các phương pháp thay thế (in 3D, đúc urethane) dựa trên độ chính xác, thời gian thực hiện, đặc tính vật liệu và chi phí. Dữ liệu thử nghiệm xác nhận rằng các bản mẫu CNC đạt độ chính xác kích thước ±0,05mm và đặc tính vật liệu trong phạm vi 5% so với kim loại/nhựa chất lượng sản xuất. Các nghiên cứu điển hình chứng minh việc xác nhận thành công các bộ phận chịu tải trong ngành hàng không và thiết bị y tế. Kết quả khẳng định việc tạo bản mẫu CNC là yếu tố then chốt cho việc xác minh chức năng trong các trường hợp đòi hỏi độ chính xác và tính toàn vẹn của vật liệu là tối quan trọng.

1 giới thiệu

Kiểm tra chức năng là cầu nối giữa xác nhận thiết kế và sản xuất hàng loạt. Khi độ phức tạp của sản phẩm tăng lên vào năm 2025, việc mô phỏng hiệu năng thực tế đòi hỏi các nguyên mẫu không thể phân biệt với các bộ phận cuối cùng. Các nguyên mẫu in 3D truyền thống thường thất bại dưới tác động cơ học/nhiệt vì tính dị hướng của vật liệu. Gia công CNC giải quyết khoảng trống này bằng cách cho phép chế tạo nguyên mẫu từ vật liệu đạt tiêu chuẩn sản xuất (ví dụ: nhôm 6061-T6, PEEK). Nghiên cứu này định lượng hiệu quả của việc chế tạo nguyên mẫu bằng CNC cho xác nhận chức năng thông qua các chỉ số so sánh và ứng dụng công nghiệp.

2 Phương pháp luận

2.1 Khung thí nghiệm

Năm bộ phận thử nghiệm đã được chế tạo nguyên mẫu bằng cách sử dụng:

• Gia công CNC : Máy phay 3 trục & 5 trục (Haas VF-2, DMG MORI)

• Sản xuất cộng thêm : SLS (Nylon PA12), SLA (Somos Taurus)

• Đúc urethane : Smooth-Cast 300

2.2 Các chỉ số xác nhận

• Độ chính xác kích thước : Đo lường bằng máy đo ba chiều (Mitutoyo Crysta-Apex)

• Hiệu Suất Vật Liệu : Thử nghiệm kéo (Instron 5967), chu kỳ nhiệt (-40°C đến 120°C)

• Kiểm tra chức năng : Chịu tải lâu dài (máy ép thủy lực), chu kỳ mỏi

3 Kết Quả và Phân Tích

3.1 Độ Chính Xác và Trung Thực Vật Liệu

Bảng 1: So Sánh Phương Pháp Chế Tạo Mẫu

Các mẫu CNC duy trì độ ổn định kích thước trong khoảng ±0,05mm sau thử nghiệm chịu nhiệt – vượt trội hơn SLS (biến dạng lên đến 0,3mm) và nhựa urethane (0,45mm).

3.2 Kết quả Kiểm tra Chức năng

• Khung hàng không vũ trụ (Al 7075-T6) : Các mẫu CNC chịu được 15.000 chu kỳ mỏi ở tải trọng hoạt động 120%; các bộ phận SLS bị hỏng ở 3.200 chu kỳ.

• Implant Y tế (Ti-6Al-4V) : Các bộ phận gia công CNC vượt qua các bài kiểm tra tương thích sinh học và mài mòn, trong khi urethane đúc bị bong ra các hạt nhỏ.

4 Thảo luận

Hiệu suất Phụ thuộc vào Vật liệu : Việc CNC sử dụng kim loại/nhựa kỹ thuật đẳng hướng cho phép phân tích lỗi có thể dự đoán. Tính dị hướng trong các bộ phận SLS tạo ra các điểm tập trung ứng suất không thể phát hiện trong CAD.

Hạn chế : Chi phí ban đầu cao hơn so với in 3D (trung bình +35%) khiến CNC kém khả thi hơn cho các mẫu hình không quan trọng. Có tồn tại các giới hạn hình học đối với các kênh bên trong có đường kính <0,8mm.

Hệ quả Đối với Ngành công nghiệp : Gia công CNC giảm 40-60% công việc sửa chữa khuôn mẫu trong các ứng dụng ô tô/hàng không. Các nhà phát triển thiết bị y tế sử dụng phương pháp này để làm mẫu nộp hồ sơ xin phê duyệt FDA với yêu cầu truy xuất nguồn gốc vật liệu.

5 Kết luận

Gia công CNC mang lại độ chính xác vượt trội (±0,05mm) và độ trung thực của vật liệu cho các mẫu chức năng. Khả năng gia công kim loại và nhựa nhiệt dẻo dùng trong sản phẩm cuối giúp mô phỏng đáng tin cậy các đặc tính cơ học, nhiệt và hóa học. Đề xuất cho:

• Các bộ phận chịu tải trọng quan trọng

• Các ngành phụ thuộc vào quy định (y tế, ô tô)

• Xác nhận sản xuất với số lượng lớn
  Nghiên cứu tương lai nên tìm hiểu các phương pháp lai (ví dụ: CNC + DED) để chế tạo các hình dạng bên trong phức tạp.