- 11月 25, 2022
手板是为在早期阶段验证新设计、概念或流程而制作的物理模型或样品。它广泛应用于汽车、航空航天、医疗设备、电子和建筑等众多行业。
什么是金属手板？
金属手板是一种用作新产品的样品或模型的物体。手板允许制造商和设计师将一个想法或概念转化为一个实物。然后该物品可以作为产品开发过程的一部分，用于测试、演示或进一步的工作。
金属手板可以用各种方法制作，包括3D打印、数控加工、铸造、钣金制造等。虽然这些手板可以由许多不同的材料制成，铝、碳钢、不锈钢、铜等是最广泛使用的材料。
为什么选择制作金属手板？
在决定制作快速手板后，另一个问题会突然出现：我应该制作金属手板还是塑料手板？与塑料相比，金属快速手板制作显示出一些竞争优势。要了解优势，让我们看看以下内容：
1. 优秀的实力
不锈钢、铝、钛和镁合金都有一些突出的特性，其中之一就是它们的强度和耐久性。
如果设计的部件要暴露在极端条件下，如酷热、大风和必须承受重物，这是一个完美的解决方案，因为大多数塑料部件都没有那么坚固和耐用。
2. 难以置信的成本效益
直观地说，我们可能认为塑料比金属更便宜，在某种程度上这是正确的。然而，塑料部件更容易磨损，应该更早更换。
使用金属而不是塑料制作的部件更具成本效益的另一个原因是其独特的结构。因此，在某些情况下，金属手板比塑料更有潜力和竞争力。
3. 金属表面
如果您正在寻找光滑和明亮的表面光洁度，那金属材料绝对是您的最佳选择。此外，金属手板可以进行阳极氧化以实现耐腐蚀饰面，而塑料手板只能涂漆。
4. 多样化的应用
金属材料本身允许更多的设计自由，可用于各种领域。在手板和生产阶段，无论从功能上还是从审美上，金属都是首选。
制作金属手板的 4 种方法
制作金属手板有不同的方法，不同的方法显示出不同的优点和缺点，就像每枚硬币都有两个面一样。在金属快速成型中，这些技术包括CNC加工、金属3D打印、钣金制造、金属铸造方法等工艺。现在让我们来看看每一种加工工艺。
1. CNC加工金属手板
CNC加工是指利用预编程软件的常用技术来控制生产设备的整个运动的计算机化制造过程。
适用于CNC金属加工的材料包括铝合金、铜、钢（尤其是不锈钢）、钛合金、锌合金和镁合金。虽然它是一种流行的制造方法，但一些人仍然不知道它的优缺点。
一些 CNC 机器只在 X 和 Y 平面上工作，而另一些在三个维度（X、Y、Z 平面）上工作。通常，您可以在具有最佳解决方案的CNC 加工车间中看到 3、4、3+2 和 5 轴机床。
主要优点：
无最小起订量– 由于 CNC 加工不需要模具，因此没有最小起订量。因此，10件和30件的单价非常接近。如果您希望小批量生产金属部件，CNC 加工将是您的完美选择。
更多材料选择——如上所述，有多种金属块可供选择。然而，铝、钢和铜是最常用的，因为它们具有出色的机械和热特性。
高精度——医疗、航空航天和机器人行业通常涉及高科技，并且这些领域使用的组件必须是高精度的。数控加工的特点就是可以加工复杂形状的零件，且表面粗糙度和精度较高。
缺点：
更高的单位成本——虽然可以在数控机床上制造高精度，但对于复杂的项目来说可能很耗时。与铸造或3D打印不同，当数量庞大时成本很高。在这种情况下，如果对表面和精度没有要求，不建议使用CNC加工。
材料浪费——这是一种用于规模生产的减材制造方法，这意味着将从金属块中去除一些材料，因此材料浪费是不可避免的。
2. 3D 打印金属手板
金属3D打印，也被称为增材制造，是一种通过使用数字模型文件打印金属粉末或塑料粉末等粘合材料层来构建物理对象的技术。
3D打印作为制造业新星冉冉升起，作为附加或替代技术，近年来发展迅速。它通常适用于生命周期短的轻量级和复杂的一次性部件。
主要优点：
设计自由度——底切和内部结构很难进行 CNC 加工，因此 3D 打印是制作非常复杂特征的唯一方法。它允许设计师和工程师在没有设计限制的情况下创建物理手板。
快速周转时间——除了允许设计自由之外，3D 打印还有另一个好处：在短时间内制造金属手板。适用于生产时间要求短的情况，尤其是设计项目。
缺点：
粗糙的表面光洁度——与 CNC 加工零件相比，3D 打印金属手板的强度较低，表面光洁度更粗糙。您可以感觉到粗糙的触感并看到凹凸不平的表面。
成本效益低——尽管您可以看到如今 3D 打印的塑料产品相当频繁，但 3D 打印金属并不常见，因为用于打印的金属粉末价格昂贵。这与利润是最重要的商业模式背道而驰。
3. 金属铸造手板
它是一种形成刚性金属铸件的工艺。将熔融金属倒入模具中，当金属和模具冷却时，金属部分将从模具中取出并进入下一轮。
这个过程已经使用了几千年，而且还在不断发展。熔模铸造是一种廉价的制造大批量复杂形状和设计的方法。
随着技术的发展，现在人们可以3D打印或数控加工模具，这使得制作手板的成本更低，速度更快。
主要优点：
生产质量——有时我们的客户可能会向我们提出制作金属手板，但在进行大规模生产时他们会要求金属铸件。因此，如果最终产品将采用铸造的方式，手板就能提供生产质量。你会得到实用且坚固的产品，这使得它物有所值。
尺寸和重量——如果您想建造一个 20 英尺的金属手板，铸造将是您唯一的选择。它太大了，所以不太可能通过 CNC 或 3D 打印来制作。铸造对尺寸和重量没有什么要求。
缺点：
昂贵的模具成本——虽然模具可以保留以备将来使用，但对于小批量金属手板项目来说，模具的成本太高了。它更适合于大规模生产的技术。
粗糙的表面光洁度——金属铸件手板具有相对粗糙的表面光洁度，因此应考虑更大的公差。这不适用于需要严格公差的装配手板。
4. 钣金手板
钣金制造是制作手板的另一种方法。在钣金手板制作过程中，将标准厚度（通常很薄）的钣金件放置在桌面上，激光切割机在程序的帮助下进行图案制作。
接下来，将根据几何要求进行不同的成型工艺，包括旋压、弯曲、冲压和焊接。钣金手板适用于外壳、外壳和结构框架。
主要优点：
具有成本效益——由于其快速的周转时间，钣金手板是一种提供优质零件的金属加工方法。
可更换——钣金的最大优点之一是可以更换。当使用多个组件进行组装时，可以将单个零件或多个零件卸下并用新零件替换。这将节省成本，尤其是需要进行的新更改或调整。
生产质量——由于手板制作是设计和最终产品之间的一个步骤，因此生产质量对于测试产品很重要，而钣金手板通常是最终产品的质量。
缺点：
有限的设计自由度——与 CNC 或 3D 打印不同，钣金手板制作并没有太多的设计自由度。
更高的尺寸公差- 与其他金属加工方法相比，钣金手板无法达到严格的尺寸公差。
简而言之，如果你需要快速的周转时间和低成本，3D打印是最好的选择。然而，如果你需要高度的准确性或复杂的几何形状，数控加工是一个更好的选择。金属铸造和钣金手板制作是大规模生产不错的选择。无论你选择哪种方法，确保与合格的手板制造商合作以获得最佳效果。
金属快速成型的 6 个关键考虑因素
1. 材料特性：使用金属进行手板制作时，重要的是要考虑材料的机械和物理特性。不同的金属具有不同的强度和密度。
金属快速成型材料可以通过使用CNC机器、直接金属激光烧结、激光切割或打印零件来完美制作。
2. 可加工性：金属的可加工性是指其使用机床进行切割或成型的能力。有些金属比其他金属更易于加工，这意味着它们可以更容易地成型为所需的形状。
3. 工具：为了生产金属手板，您需要使用特殊工具。这种工具可能很昂贵，而且可能不是现成的。在选择用于手板制作的金属之前，重要的是要考虑工具的成本和可用性。
4. 表面光洁度：金属零件的表面光洁度在手板制作时一个重要的考虑因素。一些金属的表面光洁度比其他金属更粗糙，这会影响手板的外观和功能。
5. 成本：手板的形状和减法或加法工艺性质决定了它的交货时间，复杂的设计需要更多时间。使用金属制作手板的成本可能很高，尤其是在需要特殊工具的情况下。在选择用于快速手板制作的金属之前，考虑材料和制造成本非常重要。
6. 数量和预算：批量生产的数量可以根据您的预算和上述合适的方法进行调整。
结论
总之，金属手板是产品开发过程中的重要一步。它们允许您在开始制造之前测试您的设计并进行任何必要的更改。
此外，他们可以通过及早发现潜在问题来帮助您节省金钱和时间。通过了解金属手板的好处，您可以确保您的产品开发过程尽可能高效。
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