Zobrazení: 222 Autor: Amanda Čas vydání: 21. 1. 2026 Původ: místo
Nabídka obsahu
● Co je materiál pro rychlé prototypování?
● Hlavní rodiny materiálů pro rychlé prototypování
● Plasty pro rychlé prototypování
● Kovy pro rychlé prototypování
● Pryskyřice pro rychlé prototypování (SLA a DLP)
● Termoplasty pro rychlé prototypování FDM a SLS
● Elastomery a flexibilní materiály
● Kompozitní a hybridní materiály
● CNC obráběcí materiály pro rychlé prototypování
● 3D tiskové materiály pro rychlé prototypování
● Plechové a výrobní materiály
● Jak si vybrat materiály pro rychlé prototypování
● Typické materiály a případy použití
● Závěr
● FAQ o materiálech pro rychlé prototypování
>> (1) Jaký je nejlepší materiál pro rychlé prototypování?
>> (2) Které plasty jsou nejběžnější v rychlém prototypování?
>> (3) Kdy by měly být kovy použity pro rychlé prototypování?
>> (4) Jsou pryskyřičné materiály dostatečně pevné pro funkční rychlé prototypování?
>> (5) Jak si mohu vybrat mezi CNC a 3D tiskovými materiály pro rychlé prototypování?
● Citace:
Materiály pro rychlé prototypování sahají od základních plastů pro rychlé koncepční modely až po pokročilé kovy a kompozity pro funkční testování a malosériovou výrobu. Výběr správného materiálu pro rychlé prototypování určuje, jak dobře se prototyp chová v reálných testech, jak rychle jej lze vyrobit a jak snadno přejde do hromadné výroby.
Na Shangchen , rychlé prototypování je podporováno 3D tisk, CNC obrábění, soustružení, výroba plechů a nástrojů, takže zahraniční OEM zákazníci mohou přejít od návrhu k výrobě s menším počtem rizik a opakování. Tato příručka vysvětluje hlavní rodiny materiálů pro rychlé prototypování, jejich vlastnosti a způsob jejich použití ve skutečných projektech napříč odvětvími.
Materiály pro rychlé prototypování jsou jakékoli plasty, kovy, elastomery nebo kompozity, které lze rychle tvarovat pomocí digitálních výrobních technologií, jako je CNC obrábění, 3D tisk nebo rychlé lisování. Tyto materiály musí podporovat rychlé zpracování, přijatelné náklady a vlastnosti, které jsou dostatečně blízké finálním výrobním dílům, aby poskytovaly spolehlivé výsledky testů v projektech rychlého prototypování.
V praxi materiály pro rychlé prototypování pokrývají vše od levných termoplastů pro vizuální makety až po hliník nebo titan leteckého průmyslu pro funkční a únavové testování. Kupující OEM obvykle vybírají materiály, které jsou buď identické s budoucími výrobními třídami, nebo blízké inženýrské ekvivalenty, které se snáze zpracovávají v malých množstvích a přitom stále podporují přesné rychlé prototypování.
Materiály pro rychlé prototypování lze seskupit do čtyř hlavních skupin: plasty, kovy, elastomery a kompozitní nebo hybridní materiály. Pochopení těchto rodin pomáhá inženýrům naplánovat kompletní strategii rychlého prototypování od raného konceptu až po předprodukční běhy.
- Plasty: Používá se pro většinu ověřování návrhu, kontroly lícování a mnoho funkčních dílů pro rychlé prototypování.
- Kovy: Používá se pro strukturální, tepelné nebo rychlé prototypování s vysokou pevností v automobilovém, leteckém a průmyslovém vybavení.
- Elastomery: Používají se, když jsou vyžadovány pružné, na dotek měkké nebo náraz absorbující komponenty pro rychlé prototypování.
- Kompozity a hybridy: Kombinujte vlastnosti (například nylon s hliníkovým práškem), abyste získali tuhost, nízkou hmotnost nebo speciální povrchovou úpravu při rychlém prototypování.
U zámořských značek pomáhá kombinace těchto skupin materiálů pod jedním dodavatelem rychlého prototypování provádět paralelní testy: plastová pouzdra, kovové držáky a flexibilní těsnění lze vyrábět a ověřovat současně.
Plasty zůstávají nejběžnějším materiálem pro rychlé prototypování, protože jsou lehké, cenově výhodné a dostupné v mnoha jakostech pro obrábění a 3D tisk. Umožňují rychlé iterace a přitom stále poskytují realistické chování v mnoha aplikacích rychlého prototypování.
Mezi typické plastové materiály pro rychlé prototypování patří:
- ABS (Acrylonitril Butadien Styren) pro odolné funkční prototypy a CNC díly.
- Polykarbonát (PC) pro vysokou odolnost proti nárazu a optickou čistotu při náročném rychlém prototypování.
- Nylon (PA) pro pevné díly pro rychlé prototypování odolné proti opotřebení s pohyblivými panty nebo sponami.
- PLA a PETG pro rychlé a levné 3D tištěné modely pro rychlé prototypování.
- PEEK a další technické plasty, kde je potřeba vysoká teplotní nebo chemická odolnost.
Když se rychlé prototypování provádí CNC obráběním, stejné technické plasty používané při lisování lze řezat přímo z desky nebo tyče, což usnadňuje přizpůsobení výrobních vlastností. Díky 3D tisku umožňují specializované fotopolymery a termoplastická vlákna nebo prášky složité geometrie a vnitřní kanály, které by bylo obtížné nebo nemožné obrábět, což značně rozšiřuje svobodu návrhu rychlého prototypování.
Kovy jsou základní materiály pro rychlé prototypování, když prototyp musí odolat skutečnému mechanickému zatížení, teplu nebo drsnému prostředí. Rychlé prototypování kovů je zvláště důležité v automobilovém, leteckém, průmyslovém a energetickém sektoru.
Mezi běžné kovové materiály pro rychlé prototypování patří:
- Hliník (například 6061, 7075) pro lehké, pevné a vysoce obrobitelné součásti.
- Nerezová ocel pro rychlé prototypování odolné proti korozi používané v lékařském, potravinářském nebo mořském prostředí.
- Uhlíková ocel, kdy cena a pevnost jsou při rychlém prototypování důležitější než hmotnost.
- Titan pro vysokou pevnost v poměru k hmotnosti a biologickou kompatibilitu v leteckém a lékařském rychlém prototypování.
- Mosaz a měď pro elektrické nebo tepelné aplikace rychlého prototypování.
CNC obrábění je primární proces pro rychlé prototypování kovů, protože nabízí těsné tolerance, stabilní povrchovou úpravu a kompatibilitu s téměř všemi běžnými slitinami. V některých případech se používá aditivní výroba kovů nebo rychlé odlévání tam, kde jsou vyžadovány velmi složité tvary nebo vnitřní kanály, a poté se aplikuje CNC dokončování pro dosažení konečné přesnosti na kritických površích pro rychlé prototypování.
Fotopolymerní pryskyřice jsou široce používané materiály pro rychlé prototypování při tisku stereolitografie (SLA) a digitálního zpracování světla (DLP), zvláště když jsou důležité jemné detaily a hladké povrchy. Rychlé prototypování na bázi pryskyřice je silnou volbou pro vizuální a ergonomické hodnocení.
Mezi typické materiály pro rychlé prototypování pryskyřice patří:
- Standardní pryskyřice pro vizuální modely a univerzální rychlé prototypování.
- Houževnaté pryskyřice nebo pryskyřice podobné ABS, které napodobují technické plasty ve funkčních testech rychlého prototypování.
- Vysokoteplotní pryskyřice pro rychlé prototypování dílů vystavených teplu nebo teplotám nástrojů.
- Flexibilní pryskyřice, které se při rychlém prototypování chovají podobně jako TPU nebo materiály podobné pryži.
- Slévatelné pryskyřice pro klenoty, dentální a investiční odlévání mistrovských vzorů v rychlém prototypování.
Rychlé prototypování na bázi pryskyřice dokáže zachytit velmi malé prvky a ostré hrany, což je ideální pro pouzdra, lékařské přístroje nebo detailní estetické prototypy. Mnoho pryskyřic je však navrženo pro krátkodobé použití a mohou časem zkřehnout nebo změnit barvu, takže se obvykle aplikují v raných fázích rychlého prototypování spíše než při dlouhodobém mechanickém použití.
Termoplasty tvoří další klíčovou třídu materiálů pro rychlé prototypování, zejména v modelování tavené depozice (FDM) a selektivním laserovém slinování (SLS). Tyto technologie jsou standardem v mnoha dílnách rychlého prototypování kvůli jejich flexibilitě a sortimentu materiálů.
Mezi typické termoplastické materiály pro rychlé prototypování patří:
- ABS a ASA pro trvanlivé, nárazuvzdorné FDM rychlé prototypování.
- PLA a PETG pro rychlé a ekonomické koncepční modely rychlého prototypování.
- Nylonové (PA12, PA11) prášky pro silné rychlé prototypování SLS s dobrým únavovým chováním.
- TPU a další flexibilní vlákna nebo prášky pro rychlé prototypové díly podobné elastomeru.
- Vysoce výkonné termoplasty jako PEI pro vysokoteplotní rychlé prototypování při zatížení.
SLS nylon se stal standardním materiálem pro rychlé prototypování v mnoha dodavatelských řetězcích OEM, protože kombinuje pevnost, detaily a relativně izotropní mechanické vlastnosti. FDM termoplasty jsou preferovány, když jsou potřeba velké díly pro rychlé prototypování nebo robustní přípravky a přípravky s relativně nízkou cenou a v krátkých dodacích lhůtách.
Elastomery jsou materiály pro rychlé prototypování, které se používají vždy, když je vyžadována flexibilita, odpružení nebo povrchy měkké na dotek. Při rychlém prototypování hrají důležitou roli ve spotřebních produktech, nositelných zařízeních, lékařských zařízeních a interiérech automobilů.
Mezi typické elastomerní materiály pro rychlé prototypování patří:
- TPU (termoplastický polyuretan) pro ohýbatelné díly pro rychlé prototypování odolné proti oděru.
- TPE (termoplastický elastomer) pro měkké úchopy, těsnění a zkušební vzorky zalití při rychlém prototypování.
- Flexibilní pryskyřice SLA nebo DLP pro flexibilní rychlé prototypování s jemnými detaily.
- Silikonové materiály ve 3D tisku pro lékařské nebo nositelné rychlé prototypování.
TPU je obzvláště populární, protože jej lze tisknout pomocí FDM a SLS, což umožňuje jednoduché i složité rychlé prototypování geometrií s dobrou houževnatostí. Flexibilní pryskyřice a elastomerní materiály pomáhají konstruktérům ověřit ergonomii, těsnicí výkon a uživatelský pocit na začátku procesu rychlého prototypování, než investují do nástrojů.
Kompozitní a hybridní materiály pro rychlé prototypování kombinují polymery s vlákny nebo kovovými prášky, aby se dosáhlo specifických cílů tuhosti, hmotnosti nebo vzhledu. Tyto materiály přibližují výkon na úrovni výroby fázi rychlého prototypování.
Příklady kompozitních materiálů pro rychlé prototypování zahrnují:
- Nylon se skleněnými nebo uhlíkovými vlákny pro tuhé a lehké konstrukční díly pro rychlé prototypování.
- Alumid, nylon se směsí hliníkového prášku pro rychlé prototypování kovového vzhledu s přidanou tuhostí.
- Plněné pryskyřice (keramické nebo tepelně odolné) pro aplikace rychlého prototypování při vysokých teplotách.
- 3D tištěné materiály vyztužené spojitými vlákny pro vysoce výkonné držáky a přípravky pro rychlé prototypování.
Tyto hybridní materiály pro rychlé prototypování umožňují návrhářům testovat výkon blíže k produkčním kompozitním dílům, aniž by se museli zavázat k úplnému obrábění nebo složitým procesům kladení. V integrovaných továrnách lze kompozitní rychlé prototypování kombinovat s obráběnými kovovými vložkami nebo zalisovanými součástmi a vytvářet tak realistické sestavy z více materiálů.
CNC obrábění je základní metodou rychlého prototypování, protože dokáže zpracovat širokou škálu kovů a plastů přímo z CAD modelů. Často je to nejlepší způsob výroby přesných komponent pro rychlé prototypování, které odpovídají výrobním materiálům.
Mezi typické materiály pro rychlé prototypování CNC patří:
- Hliníkové slitiny (6061, 7075) pro konstrukční rámy, pouzdra a přesné díly.
- Nerezová ocel a nástrojová ocel pro součásti rychlého prototypování odolné proti opotřebení.
- ABS, POM, PEEK, PC a další technické plasty pro funkční rychlé prototypování.
- Mosaz a měď pro elektrické nebo dekorativní prvky rychlého prototypování.
Pro zahraniční zákazníky OEM je rychlé prototypování CNC obzvláště cenné, protože často používá přesně stejné třídy, jaké budou použity ve finální hromadné výrobě. To usnadňuje ověření pevnosti, obrobitelnosti a povrchové úpravy před uzavřením forem nebo dlouhodobých smluv o dodávkách a pomáhá vytvořit bezproblémový most od rychlého prototypování k sériové výrobě.
3D tisk nabízí jedno z nejširších materiálových portfolií pro rychlé prototypování, překlenutí pryskyřic, termoplastů a prášků. Podporuje rychlé prototypování v různých fázích, od rychlých návrhových modelů až po vysoce detailní funkční díly.
Mezi běžné kategorie materiálů pro rychlé prototypování 3D tisku patří:
- Fotopolymerní pryskyřice SLA a DLP pro ultra hladké a detailní rychlé prototypování součástí.
- FDM termoplastická vlákna jako ABS, PLA, PETG, Nylon a TPU pro obecné rychlé prototypování.
- SLS prášky jako PA12, PA11 a TPU pro odolné, komplexní geometrie rychlého prototypování.
- Kovové prášky pro rychlé prototypování SLM nebo DMLS v hliníku, oceli nebo titanu.
Každá technologie 3D tisku nabízí různé kompromisy v rychlosti, ceně, detailech a mechanickém výkonu, takže výběr materiálu musí být vždy vázán na konkrétní cíl rychlého prototypování. Koncepční modely mohou například používat ekonomické PLA, zatímco funkční rychlé prototypování nosných držáků může vyžadovat SLS nylon nebo tištěný kov s následným obráběním.
Plech je další důležitou skupinou materiálů pro rychlé prototypování pro skříně, držáky a konstrukční součásti. Rychlé prototypování s plechem poskytuje realistické výsledky pro testy mechanického lícování, EMC, chlazení a montáže.
Mezi typické materiály pro rychlé prototypování plechů patří:
- Ocel válcovaná za studena a nerezová ocel pro pevné, svařované konstrukce pro rychlé prototypování.
- Hliníkové plechy pro lehká pouzdra a panely v rychlém prototypování.
- Měděné a mosazné plechy pro dekorativní nebo elektricky vodivé aplikace rychlého prototypování.
Díky CNC laserovému řezání, ohýbání a svařování může rychlé prototypování plechů dodat plnohodnotné skříně a rámy strojů během několika dní. To umožňuje výrobcům OEM testovat montáž, vedení kabelů a ergonomii dlouho předtím, než jsou hotové finální výrobní nástroje, a rychle upravovat návrhy během fáze rychlého prototypování.
Výběr materiálů pro rychlé prototypování vyžaduje vyvážení mechanického výkonu, nákladů, rychlosti a podobnosti s výrobními materiály. Jasná materiálová strategie zajišťuje, že každá iterace rychlého prototypování přiblíží projekt k hromadné výrobě.
Mezi klíčové faktory při výběru materiálů pro rychlé prototypování patří:
- Funkce: Je součást rychlého prototypování určena pro vizuální kontrolu, montáž a montáž nebo úplné funkční testování?
- Prostředí: Bude součást rychlého prototypování čelit teplu, chemikáliím, venkovnímu vystavení nebo opakovanému zatížení?
- Množství: Je potřeba pouze několik vzorků rychlého prototypování nebo desítky dílů pro pilotní testy?
- Proces: Hodí se nejlépe CNC obrábění, 3D tisk, plech nebo rychlé lisování?
- Přechod k výrobě: Jak blízko jsou materiály pro rychlé prototypování finálním výrobním třídám?
Spolupráce s integrovanou továrnou, jako je Shangchen, pomáhá zámořským značkám porovnávat různé materiály pro rychlé prototypování vedle sebe a poté plynule škálovat úspěšné prototypy do stabilní sériové výroby. Díky zkušenostem s CNC obráběním, soustružením, výrobou plechů, 3D tiskem a lisováním může Shangchen doporučit materiály pro rychlé prototypování, které podporují jak včasné testování, tak dlouhodobé dodávky.
Materiál pro rychlé prototypování |
Hlavní proces |
Typické použití v rychlém prototypování |
ABS, PC, nylonové plasty |
CNC, FDM, SLS |
Funkční pouzdra, klipy a mechanické části pro rychlé prototypování. |
Hliník 6061 / 7075 |
CNC, kovotisk |
Strukturální, lehké držáky a rámy pro rychlé prototypování. |
Pryskyřice (SLA / DLP) |
SLA, DLP |
Estetické, detailní modely rychlého prototypování a malé součásti. |
TPU a flexibilní pryskyřice |
FDM, SLS, SLA |
Flexibilní těsnění, úchyty a nositelné díly pro rychlé prototypování. |
SLS Nylon (PA12, PA11) |
SLS |
Odolné, komplexní rychlé prototypování s pohyblivými nebo do sebe zapadajícími částmi. |
Nerezová ocel / titan |
CNC, kovový AM |
Rychlé prototypování s vysokým zatížením a vysokou teplotou v lékařství a letectví. |
Pomocí kombinací těchto materiálů pro rychlé prototypování mohou inženýři před uzamčením konečného návrhu simulovat celý produkt – od vnitřní mechaniky až po vnější kryty a povrchy, které se dotýkají uživatele. Tento přístup k rychlému prototypování z více materiálů výrazně omezuje změny návrhu později v projektu.
Materiály pro rychlé prototypování nyní pokrývají téměř všechny technické požadavky, od levných plastů a pryskyřic po pokročilé kovy, elastomery a kompozity. Pochopením silných stránek každé rodiny materiálů pro rychlé prototypování a jejich spojením se správným procesem – CNC obrábění, 3D tisk, plechy nebo rychlé lisování – mohou značky OEM dramaticky snížit riziko vývoje a dobu uvedení na trh.
Jako jednorázová čínská továrna Shangchen kombinuje různé materiály pro rychlé prototypování s flexibilními výrobními procesy, což pomáhá zámořským značkám, velkoobchodníkům a výrobcům přejít od konceptů CAD k ověřeným prototypům a efektivnější stabilní sériové výrobě. Výběr správných materiálů pro rychlé prototypování v každé fázi projektu je jedním z nejúčinnějších způsobů, jak zajistit, aby finální sériově vyráběné díly splňovaly výkonnostní, nákladové a kvalitativní cíle při zachování konkurenceschopného vývojového cyklu.
Kontaktujte nás pro více informací!
Neexistuje jediný nejlepší materiál pro rychlé prototypování; výběr závisí na funkci, prostředí a rozpočtu. U obecně funkčních prototypů se široce používají ABS, polykarbonát a hliník, protože vyvažují pevnost, cenu a obrobitelnost v projektech rychlého prototypování. Pro vysokoteplotní nebo chemická prostředí mohou být lepšími možnostmi rychlého prototypování technické plasty jako PEEK nebo kovy, jako je nerezová ocel.
Mezi nejběžnější plastové materiály pro rychlé prototypování patří ABS, PLA, PETG, polykarbonát a nylon. Tyto plasty pokrývají vše od rychlých koncepčních modelů až po robustní funkční díly pro rychlé prototypování. Je-li požadován vyšší výkon, lze materiály jako POM, PBT nebo PEEK použít v CNC nebo rychlém prototypování pro lisování, aby se co nejvíce shodovaly s finálními výrobními vlastnostmi.
Kovy by měly být vybrány jako materiály pro rychlé prototypování, když díly musí odolat skutečnému mechanickému zatížení, vysokým teplotám nebo drsným podmínkám. Hliník je vhodný pro lehké rámy a pouzdra pro rychlé prototypování, zatímco nerezová ocel a titan se často používají v lékařském, leteckém a průmyslovém rychlém prototypování, kde jsou rozhodující pevnost a odolnost. Kovové rychlé prototypování je také preferováno pro součásti, které budou vyráběny ze stejných slitin v hromadné výrobě.
Některé tuhé a technické pryskyřice poskytují dostatečnou pevnost pro funkční rychlé prototypování, zejména v procesech SLA a DLP. Tyto pryskyřice mohou simulovat chování podobné ABS a jsou užitečné pro pouzdra, konektory a malé mechanické části během rychlého prototypování. Mnoho univerzálních pryskyřic je však nejvhodnějších pro vizuální testování nebo testování lícování spíše než pro dlouhodobé mechanické použití, takže inženýři často kombinují rychlé prototypování pryskyřice s CNC nebo kovovými díly pro konečné ověření.
Vyberte si materiály pro rychlé prototypování CNC, pokud potřebujete vysokou přesnost, vynikající povrchovou úpravu a těsnou shodu s finálními kovy nebo konstrukčními plasty. CNC rychlé prototypování je ideální pro díly, které budou později obráběny, lisovány nebo tlakově odlévány ze stejných nebo podobných materiálů. Vyberte si materiály pro rychlé prototypování pro 3D tisk, pokud jsou složité tvary, vnitřní kanály, mřížkové struktury nebo velmi rychlé iterace důležitější než přesná ekvivalence výroby, a to zejména v počáteční fázi ověřování návrhu a konceptu.
1. https://formlabs.com/blog/ultimate-guide-to-rapid-prototyping/
2. https://www.fictiv.com/articles/rapid-prototyping-guide
3. https://www.gtvinc.com/different-materials-used-rapid-prototyping-services/
4. https://www.protolabs.com/resources/guides-and-trend-reports/rapid-prototyping-processes/
5. https://www.lsrpf.com/en/blog/what-materials-are-used-in-rapid-prototyping
6. https://cassprecisionmachining.com/industry-blog/materials-used-in-rapid-prototyping-a-comprehensive-guide/
7. https://www.raise3d.com/blog/3d-printing-for-rapid-prototyping/
8. https://www.shapr3d.com/content-library/rapid-prototyping-evolves-into-multiple-processes
9. https://www.solutionsmfg.net/blog/best-cnc-materials-for-precision-machining/
10. https://www.fictiv.com/articles/tpu-3d-printing-guide
11. https://prototek.com/article/rapid-prototyping-bridging-ideas-and-reality/
12. https://uptivemfg.com/cnc-prototype-machining/
13. https://www.protolabs.com/resources/blog/prototyping-technologies-for-3d-printing-sla-vs-fdm/
14. https://www.additive-x.com/blog/rapid-prototyping-guide-2022
15. https://www.protolabs.com/resources/design-tips/cnc-machining-materials/
