Lehtmetalli prototüüpimine vs metalli 3D-printimine funktsionaalsete metalliprototüüpide jaoks: kuidas valida

Välistage protsessid, mis ei saa luua detaili sisemist geomeetriat

Alustage läbib/ei-läbi küsimusega, mitte hinnaga. Lehtmetall on piiratud painutuste, lõigete ja vormitud kujunditega ning ei saa toota täiesti 3D-sisemisi õõnsusi^3,6.

Metalli 3D-printimine on vastupidine juhtum: see toetab sisemisi kanaleid, võre, alalõikeid ja keerulisi õõnsusi^3,10. Just see asümmeetria on põhjus, miks geomeetria on värav, mitte kaubandus.

Detail, mille funktsioon sõltub kanalist, mida puur või vormitud leht ei saa saavutada, ei ole kandidaat pargile ja laserile, ükskõik kui odav tasane skeem välja näeb¹⁰. Vastupidi, detail, mis on põhimõtteliselt painutatud või lõigatud blank koos funktsiooniliste koostuelementidega, on kindlalt lehtmetalli territooriumil¹⁰.

Lehtmetalli enda piirid seisavad samas kohas: see ei saa toota paksu 3D-elemente, painutused on piiratud lehe paksusega ja tagasijõud tuleb arvestada⁶. Metalli printimise piirid on liigis erinevad — kihitakistus ja anisotroopia, pluss pinnaviimistlus, mis tavaliselt vajab järeltöötlemist⁶.

Ükski allikas selles kogumikus ei anna numbrilist minimaalset elemendi suurust ühelegi protsessile, seega värav on geomeetriline, mitte mõõtmeline. Kui disainil on kanal või õõnsus, küsige printimistarnijalt kinnitust, et see on ehitatav, ja küsige lehtmetallitöökojalt kinnitust, et see ei ole.

Sobitage tolerants ja viimastlus, mida prototüüp tegelikult vajab

Kui geomeetria lubab mõlemat teed, eraldavad neid tolerants ja viimastlus. Lehtmetall hoiab umbes ±0.1–0.2 mm painutuste ja aukude puhul ja jääb 0.5–2 µm Ra juurde pärast painutamist ja trimmimist ning võib ikkagi vajada sekundaarset viimastlust¹⁴.

Metalliprinte teatatakse rangemalt, ±0.02–0.05 mm¹⁴, kuid aditiivsel on üldiselt madalam ehituskäiguline täpsus ja sageli on vaja järeltöötlemist¹⁰. Need näitajad pärinevad ühest tarnijatasemelisest võrdlustabelist ega ole seotud nimetatud sulami või masinaga, seega käsitlege neid kui töökoja enda võimekuse väidet, mitte tööstuslikku piirangut¹⁴.

Üldtolerantsid, mida lehtmetallitöökoda avaldab, on joonise jaoks kasulikum alguspunkt: ±0.010" tasastel elementidel ja serv-auk või auk-auk mõõtmetel, ±0.030" mitme tasandiga painutatud detailidel ja ±1° paindenurkadel³¹. Praktiline järeldus on, et prototüüp, mis vajab ranget auk-auk seost mitme painutuse üle, küsib lehtmetallilt midagi üldtolerantsist kaugemale ja töökoda ütleb teile, et augud vajavad laiendamist (reaming) pärast vormimist.

Prototüüp, mille kriitiline mõõde on profiil või õõnsuse sein, on paremini teenindatud printimisega ja seejärel viimastlusega. DMLS-i pinnavaredust ja tolerantsid kirjeldatakse kui võrreldavad valatud detailidega, mis on raam, mida kasutada, kui hinnatakse, kas ehituskäiguline print on testi jaoks piisavalt hea¹⁸.

Küsige mõlemalt tarnijalt tolerants, mida nad hoiavad teie konkreetsetel elementidel, mitte nende kataloogi üldtolerants.

Kontrollige, kas sulam on tegelikult pakutud valitud protsessi poolt

Sulami saadavus on teine värav ja see lõikab printimise vastu. Lehtmetall hõlmab alumiiniumi, terast, roostevaba terast, vaske ja messingit³.

Metalli AM on kitsam: DMLS saab toota detaile AlSi10Mg-st, roostevabast terasest ja Inconelist ning DMLS-i materjalivalik on palju väiksem kui teistel metallitootmisprotsessidel^11,18. See kitsus ei diskvalifitseeri automaatselt.

DMLS-i kasutatakse tavaliselt funktsionaalsete prototüüpide jaoks, kui on oluline, et materjal oleks võimalikult lähedal tootmismaterjalile, mis võimaldab testida detaili tugevust või vooluprofiili¹⁸. Üks tarnijapositsioon väidab, et DMLS-i prototüübid on elujõulised tootmisdetailide asendajad ja saavad valideerida järeltöötlemist, vibreerivat viimastlust või katted¹⁸.

Seega on kontroll konkreetne: nimetage sulam, milles prototüüp peab olema tehtud, ja kinnitage, et valitud protsess pakub seda. Kui tootmisdetail on vormitud autotööstusklassi teras või alumiiniumsulam, on lehtmetall lähedasem vaste²¹.

Kui tootmisdetail on Inconel või titaan ja geomeetria on keeruline, võib printimine olla ainus tee, mis kuju üldse toodab¹⁸. Ükski allikas selles kogumikus ei võrdle sama sulamit mõlema protsessi vahel, seega nagu-nagu materjalivõrdlus peab tulema tarnijatelt.

Valige protsess, mille kulu kõver sobib kogusega

Kulu käitumine erineb koguse järgi ja mehhanism on tööriistad. Metalli AM-il on praktiliselt null tööriistu, seega kulu detaili kohta jääb tasaseks sõltumata kogusest, samal ajal kui lehtmetall ja CNC kannavad seadistuskulusid, mis amortiseeruvad partii peale²⁵.

Just seepärast pöördub odavam tee, kui tellimus kasvab ja just seepärast liigub pöördepunkt sulamiga: lihtne alumiinium ületab varakult, samal ajal kui keeruline titaan või Inconel tõukab läviväärtuse palju kõrgemale²⁵. Allolevad tasuvuspunkti mahud on suunalised platvormiandmed, mitte juhtiv standard ja nad nihkuvad geomeetria ja sulamiga²⁵.

Seadke tarnekuupäev, mis hõlmab peidetud samme

Mõlemad teed võivad panna funktsionaalse metalliprototüübi teie kätte päevadega, kuid pakutud number on harva kogu lugu. Lehtmetalli prototüüpimine jookseb 2–7 päeva üksikdetailide jaoks, kusjuures mitmepainutusega seadistused lisavad tunde ja standardne tarneaeg algab 3 tööpäevast^3,31.

3D-printimine jookseb tundidest päevadeni, juhitud printeri tüübi, kihikõrguse ja järeltöötlemisega, kusjuures samapäevased kuni 3-päevased täitmised on tavalised ja järjekorra aeg ning järeltöötlemine nimetatakse peidetud juhtideks^3,27. Pidetud sammud erinevad protsessi järgi.

Lehtmetalli poolel on iga täiendav painutus veel üks seadistus ja otragrindimine, keevitamine, neetimine või poltühendus koostutes lisab igaüks käsitsemist ja kontrolli³. Printimise poolel nõuab metalliekstrusioon 24–72 tundi de-bindimist ja sinetamist, mis on suurim panus lõppkulule¹.

Mõlemad teed võivad venida umbes kolme nädalani, kui kohandatud viimistlused, soojutöötlused või keerulised koostud sisenevad ulatusse ja 1–3 tööpäeva kiirtäitmine on võimalik, kui kiirus on prioriteet²⁹. Küsige tarnijalt, millised neist sammudest kehtivad teie detailile enne kuupäevale kohustumist.

Kinnitage, et detail sobib suuruse ja paksuse ümbrusesse

Lehtmetallil on laia, kuid piiratud ümbris: blanki suurus kuni 10' x 20' (3.05 m x 6.10 m), tüüpiline lehepaksus 0.024"–0.250", paksemaid või õhemaid lehepaksuseid ja suuremaid mahu pärimisel³¹.

Selle ümbruse sees skaleeruvad elemendi miinimumid materjali paksusega, mitte ei ole fikseeritud numbrid — sisselõike laius ei tohiks olla kitsam kui 1.5 kordne paksus, sakid vajavad vähemalt kahekordset paksust või 3.2 mm ja sisselõiked peavad asuma vähemalt kolmekordse paksuse pluss paindenurga kaugusel painutusest³².

Just see skaleerumine on mehhanism levinud ebaõnnestumisviisi taga: disain, mis töötab 1 mm lehes, ei pruugi olla toodetav 3 mm lehes, sest sama sisselõige või sakk on nüüd miinimumi all.

Ükski allikas selles kogumikus ei anna maksimaalset ega minimaalset detaili suurust ega paksust metalli 3D-printimise jaoks, seega suurusepõhist võrdlust kahe protsessi vahel sellest tõendist teha ei saa. Kui detail on suur ja õhuke, on lehtmetalli ümbris dokumenteeritud; kui see on suur ja trükitud, küsige printimistarnijalt otse.

Eelarvestage järeltöötlemine ja kontrollige sertifitseerimist tarnijaga

Järeltöötlemine erineb tee järgi ja sertifitseerimist see tõend üldse ei vasta. Lehtmetall võib vajada sekundaarset viimastlust pärast painutamist ja trimmimist ja selle seadistus hõlmab pressparki, laseri või veejeti lõikamist ja kinnitusvahendeid, mitmete seadistustega keerukate painutuste jaoks¹⁴.

Metalli printimisel on minimaalne seadistus — printeri seadistus, toetuste eemaldamine, vaigujärelkõvastus või metalli sinetamine — kuid tavaliselt vajab see järeltöötlemist¹⁴. DMLS-i prototüübid saavad valideerida järeltöötlemist, vibreerivat viimastlust või katted, mis on kasulik, kui tootmisdetail neid saab¹⁸.

Ükski allikas selles kogumikus ei käsitle lennundus-, meditsiini- ega ITAR-i sertifitseerimist ega kvalifikatsiooni ühelegi protsessile, seega iga sertifitseerimisnõue tuleb tarnijaga otseselt kontrollida, mitte järeldada protsessi valikust.

Kus allikad ei ole nõus ja mida kontrollida

Näitajad, mis juhivad seda valikut, pärinevad tarnijatasemelistest allikatest ja ei osuta kõik samas suunas. Allolevad read hoiavad mõlemad pooled nähtavad, mitte ei ühenda neid üheks numbrile.

What the sources do not establish

• Numbrilist minimaalset elemendi suurust (minimaalne seinapaksus või minimaalne sisemise kanali laius) ei anta ei lehtmetalli ega metalli 3D-printimise jaoks.
• IT klassi ega samaväärset tolerantsiklassi ei esitata ühelegi protsessile.
• Mehaaniliste omaduste andmeid (voolutugevus, venivus, väsimus) ei anta konkreetsete lehtmetalli sulamide või metalli AM sulamide, nagu Ti-6Al-4V, AlSi10Mg või 316L, jaoks.
• Lehtmetalli matriitsi või porgi tööriistade kulu näitajaid ei pakuta, seega täielikku tööriistade-versus-detaili kulu võrdlust teha ei saa.
• Maksimaalset või minimaalset detaili suurust ega paksust ei anta metalli 3D-printimise jaoks.
• Sertifitseerimis- või kvalifikatsiooniteavet (lennundus, meditsiin, ITAR) ei pakuta ühelegi protsessile; kontrollige otse tarnijaga.
• Nagu-nagu tarneaja või kulu võrdlust sama detaili geomeetriale mõlemas protsessis ei eksisteeri.
• Järeltöötlemise kulu või tarneaja andmeid, mis oleksid spetsiifilised metalli 3D-printimisele, välja arvatud de-bindimine ja sinetamine ning üldised viimastluse väited, pole.