Skardos prototipavimas ir metalo 3D spausdinimas funkciniams metalo prototipams: kaip rinktis

Atmeskite procesus, negalinčius pagaminti dalies vidinę geometriją

Pradėkite nuo praeina/nepraeina klausimo, o ne nuo kainos. Skarda apribota lankstais, pjūviais ir suformuotais pavidalais ir negali pagaminti pilnai 3D vidinių ertmių^3,6.

Metalo 3D spausdinimas yra priešingas atvejis: jis palaiko vidinius kanalus, gardeles, užpakalius įpjovimus ir sudėtingas ertmes^3,10. Tas asimetriškumas yra priežastis, kodėl geometrija yra vartai, o ne kompromisas.

Dalis, kurios funkcija priklauso nuo kanalo, kurio gręžtuvas ar suformuota skarda negali pasiekti, nėra kandidatas lankstymo staklėms ir lazeriui, kiek pigiai ir atrodytų plokščias ruošinys¹⁰. Atvirkščiai, dalis, kuri iš esmės yra sulankstytas ar išpjautas ruošinys su funkcinėmis surinkimo charakteristikomis, yra tvirtai skardos teritorijoje¹⁰.

Paties skardos apribojimai sėdi toje pačioje vietoje: ji negali pagaminti storių 3D charakteristikų, lankstai apriboti skardos storio, ir spyrimas turi būti įskaičiuotas⁶. Metalo spausdinimo apribojimai kitokio pobūdžio — sluoksnių sukibimas ir anizotropija, plus paviršiaus apdaila, kuri dažnai reikalauja papildomo apdorojimo⁶.

Nė vienas šaltinis šiame rinkinyje neduoda skaitinio mažiausio charakteristikos dydžio nė vienam procesui, todėl vartai yra geometriniai, o ne matmeniniai. Jei projekte yra kanalas ar ertmė, paprašykite spausdinimo tiekėjo patvirtinti, kad ji pastatoma, ir skardos dirbtuvės — kad ji nėra.

Suderinkite leistiną nuokrypį ir apdailą, kurios prototipas iš tikrųjų reikalauja

Kai geometrija leidžia abu kelius, leistinas nuokrypis ir apdaila juos atskiria. Skarda laiko maždaug ±0.1–0.2 mm lankstuose ir angose ir pasiekia 0.5–2 µm Ra po lankstymo ir apkarpymo, ir jai gali dar reikėti antrinės apdailos¹⁴.

Metalo spaudiniai, teigiama, tikslesni — ±0.02–0.05 mm¹⁴, bet adityvinė gamyba apskritai turi mažesnį statybos tikslumą, o papildomas apdorojimas dažnai reikalingas¹⁰. Tie skaičiai kilę iš vienos pardavėjo lygmens palyginimo lentelės ir nesusieti su įvardytu lydiniu ar stakle, todėl juos vertinkite kaip dirbtuvės pačios galimybių deklaraciją, o ne pramonės ribą¹⁴.

Bendrieji leistini nuokrypiai, kuriuos skelbia skardos dirbtuvė, yra naudingesnis atspirties taškas brėžiniui: ±0.010" plokščioms charakteristikoms ir matmenims nuo briaunos iki angos ar nuo angos iki angos, ±0.030" keliaplanėms sulankstytoms dalims ir ±1° lankstymo kampams³¹.

Praktinė išvada tokia: prototipas, reikalaujantis griežto angų santykio per kelis lankstus, prašo iš skardos kažko už jos bendro leistino nuokrypio ribų, ir dirbtuvė pasakys, kad angas po formavimo reikia išgręžti tiksliau (reaming). Prototipas, kurio kritinis matmuo yra profilis ar ertmės siena, geriau aptarnaujamas spausdinimu, o tada apdaila.

DMLS paviršiaus šiurkštumas ir leistini nuokrypiai apibūdinami kaip panašūs į lietas dalis — tai sistema, kuria vertinkite, ar statybos būsenos spaudinys pakankamai geras bandymui¹⁸. Prašykite abiejų tiekėjų leistino nuokrypio jūsų konkrečioms charakteristikoms, o ne jų kataloginio bendrojo.

Patikrinkite, ar lydinį iš tikrųjų siūlo jūsų pasirinktas procesas

Lydinių prieinamumas yra antri vartai, ir jie eina prieš spausdinimą. Skarda dengia aliuminį, plieną, nerūdijantį plieną, varį ir žalvarį³.

Metalo AM siauresnis: DMLS gali gaminti dalis iš AlSi10Mg, nerūdijančio plieno ir Inconel, o medžiagų pasirinkimas DMLS daug mažesnis nei kituose metalo gamybos procesuose^11,18. Tas siaurumas automatiškai nediskvalifikuoja.

DMLS dažnai naudojamas funkciniams prototipams, kai svarbu, kad medžiaga būtų kuo artimesnė gamybinei medžiagai, kas leidžia bandyti dalies stiprumą ar tekėjimo profilį¹⁸. Vienas tiekėjų teigia, kad DMLS prototipai yra gyvybingi gamybinių dalių pakaitalai ir gali patikrinti papildomą apdirbimą, vibracinę apdailą ar dangas¹⁸.

Todėl patikra yra konkreti: įvardykite lydinį, iš kurio prototipas turi būti pagamintas, ir patvirtinkite, kad pasirinktas procesas jį siūlo. Jei gamybinė dalis yra suformuotas automobilių klasės plienas ar aliuminio lydinys, skarda yra artimesnis atitikmuo²¹.

Jei gamybinė dalis yra Inconel ar titanas, o geometrija sudėtinga, spausdinimas gali būti vienintelis kelias, kuris apskritai pagamina tą formą¹⁸. Nė vienas šaltinis šiame rinkinyje nepalygina to paties lydinio abiejuose procesuose, todėl lygiavertė medžiagų palyginimas turi kilti iš tiekėjų.

Rinkitės procesą, kurio kaštų kreivė tinka kiekiui

Kaštų elgsena skiriasi pagal kiekį, o mechanizmas yra įrankiai. Metalo AM praktiškai neturi įrankių, todėl kaštai vienai daliai lieka plokšti neatsižvelgiant į kiekį, o skarda ir CNC neša sąrankos kaštus, kurie amortizuojami per partiją²⁵.

Todėl pigesnis kelias apsiverčia, kai užsakymas auga, ir kodėl apvertimo taškas juda su lydiniu: paprastas aliuminis apverčia anksti, o sudėtingas titanas ar Inconel slenkstį nustumia daug aukščiau²⁵. Žemiau esančios atsipirkimo apimtys yra orientaciniai platformos duomenys, o ne veikiantis standartas, ir jos kinta pagal geometriją ir lydinį²⁵.

Nustatykite pristatymo datą, įskaitančią paslėptus žingsnius

Abu keliai gali padėti funkcinį metalo prototipą jūsų rankose per dienas, bet nurodytas skaičius retai būna visą istorija. Skardos prototipavimas trunka 2–7 dienas vienkartinėms dalims, kelių lankstų sąrankos prideda valandų, o standartinis terminas prasideda nuo 3 darbo dienų^3,31.

3D spausdinimas trunka valandas iki dienų, kuria spausdintuvo tipas, sluoksnio aukštis ir papildomas apdorojimas, su tuo pačios dienos iki 3 dienų atlikimu tipišku, o eilės laikas ir papildomas apdorojimas įvardyti kaip paslėpti varikliai^3,27. Paslėpti žingsniai skiriasi pagal procesą.

Skardos pusėje kiekvienas papildomas lankstas yra kita sąranka, o brikavimo šalinimas, suvirinimas, kniedijimas ar sriegimas mazgams kiekvienas prideda tvarkymo ir kontrolės³. Spausdinimo pusėje metalo ekstruzija reikalauja 24–72 valandų de-bind ir kaitinimo (sinter), kas yra didžiausias galutinių kaštų šaltinis¹.

Bet kuris kelias gali išsitempti iki maždaug trijų savaičių, kai į apimtį patenka specialios apdailos, terminis apdirbimas ar sudėtingi mazgai, o 1–3 darbo dienų priemokos greitas atlikimas įmanomas, kai greitis yra prioritetas²⁹. Prieš įsipareigodami datai klauskite tiekėjo, kurie iš šių žingsnių taikomi jūsų daliai.

Patvirtinkite, kad dalis telpa į dydžio ir storio rėmus

Skarda turi platų, bet apribotą voką: ruošinio dydis iki 10' x 20' (3.05 m x 6.10 m), tipinis skardos storis 0.024"–0.250", su storesniais ar plonesniais storiu ir didesniais apimtimis pagal užklausą³¹.

Tame voke charakteristikų minimumai skalėjasi su medžiagos storiu, o ne yra fiksuoti skaičiai — įpjovos plotis neturėtų būti siauresnis nei 1,5 karto storis, liekanoms reikia bent dviejų kartų storio ar 3.2 mm, o įpjovos turi sėdėti bent trijų kartų storio plus lankstymo spindulio atstumu nuo lanksto³².

Tas skalėjimas yra mechanizmas už dažno gedimo atvejo: projektas, veikiantis 1 mm skardoje, gali būti negaminamas 3 mm skardoje, nes tas pats įpjovimas ar liekana dabar žemiau minimumo.

Nė vienas šaltinis šiame rinkinyje neduoda maksimalaus ar minimalaus dalies dydžio ar storio metalo 3D spausdinimui, todėl dydžiu pagrįstas palyginimas tarp dviejų procesų negali būti padarytas iš šių įrodymų. Jei dalis didelė ir plona, skardos vokas dokumentuotas; jei didelė ir spausdinama, klauskite spausdinimo tiekėjo tiesiogiai.

Įtraukite papildomą apdorojimą į biudžetą ir patikrinkite sertifikavimą su tiekėju

Papildomas apdorojimas skiriasi pagal kelią, o sertifikavimo šie įrodymai apskritai neatsako. Skardai gali reikėti antrinės apdailos po lankstymo ir apkarpymo, o jos sąranka apima presavimo lankstymo stakles, lazerio ar vandens srovės pjaustymą ir įtaisus, su keliomis sąrankomis sudėtingiems lankstams¹⁴.

Metalo spausdinimas turi minimalią sąranką — spausdintuvo paruošimas, atramų šalinimas, dervos papildomas kietinimas ar metalo kaitinimas — bet paprastai reikalauja papildomo apdorojimo¹⁴. DMLS prototipai gali patikrinti papildomą apdirbimą, vibracinę apdailą ar dangas, kas naudinga, kai gamybinė dalis jas gaus¹⁸.

Nė vienas šaltinis šiame rinkinyje nesvarsto aviacijos, medicinos ar ITAR sertifikavimo ar kvalifikavimo nė vienam procesui, todėl bet kokį sertifikavimo reikalavimą reikia tikrinti tiesiogiai su tiekėju, o ne išplaučiant iš proceso pasirinkimo.

Kur šaltiniai nesutaria ir ką tikrinti

Reikšmės, kurios veda šį pasirinkimą, kilę iš pardavėjo lygmens šaltinių ir ne visos rodo ta pačia kryptimi. Žemiau esančios eilutės laiko abi puses matomas, o ne sujungia jas į vieną skaičių.

What the sources do not establish

• Nė vienam procesui — skardai ar metalo 3D spausdinimui — neduodamas skaitinis mažiausias charakteristikos dydis (mažiausias sienos storis ar mažiausias vidinio kanalo plotis).
• Nenurodytas IT klasės ar lygiavertės leistino nuokrypio klasės nė vienam procesui.
• Nedūodami mechaninių savybių duomenų (takumo stipris, pailgėjimas, nuovargis) konkrečioms skardos lydinio ar metalo AM lydinio rūšims, tokioms kaip Ti-6Al-4V, AlSi10Mg ar 316L.
• Nepateikiami skardos formos ar štampo įrankių kaštų skaičiai, todėl pilnas įrankių ir kaštų vienai daliai palyginimas negali būti atliktas.
• Nedūodamas maksimalus ar minimalus dalies dydis ar storis metalo 3D spausdinimui.
• Nepateikiama sertifikavimo ar kvalifikavimo informacija (aviacija, medicina, ITAR) nė vienam procesui; tikrinkite tiesiogiai su tiekėju.
• Nėra lygiaverčio termino ar kaštų palyginimo tai pačiai dalies geometrijai abiejuose procesuose.
• Nėra papildomo apdorojimo kaštų ar termino duomenų, būdingų metalo 3D spausdinimui, už de-bind ir sinter bei bendrų apdailos teiginių ribų.