Lokšņu metāla prototipēšana pret metāla 3D drukāšanu funkcionāliem metāla prototipiem: kā izvēlēties

Izslēdziet procesus, kas nespēj izgatavot detaļas iekšējo ģeometriju

Sāciet ar iziet/neiziet jautājumu, nevis cenu. Lokšņu metāls ir ierobežots līdz liecēm, griezumiem un formētām formām un nespēj radīt pilnībā 3D iekšējos dobumus^3,6.

Metāla 3D druka ir pretējais gadījums: tā atbalsta iekšējos kanālus, režģus, pazemes griezumus (undercuts) un intricētus dobumus^3,10. Tieši šī asimetrija padara ģeometriju par vārtiem, nevis kompromisu.

Detaļa, kuras funkcija atkarīga no kanāla, ko urbis vai formēta loksne nespēj sasniegt, nav kandidāts presei un lāzeram, cik lēts arī izskatās plakanais izkārtojums¹⁰. Pretēji, detaļa, kas būtībā ir saliekta vai griezta sagatave ar funkcionālām montāžas īpašībām, ir pilnībā lokšņu metāla teritorijā¹⁰.

Paša lokšņu metāla robežas atrodas tajā pašā vietā: tas nespēj radīt biezus 3D elementus, lieces ir ierobežotas ar loksnes biezumu, un atsperīgums jāņem vērā⁶. Metāla drukas robežas ir citādas būtībā — slāņu saķere un anizotropija, plus virsmas apstrāde, kas parasti prasa pēcapstrādi⁶.

Nevienavots šajā komplektā nesniedz skaitlisku minimālo elementa izmēru nevienam no procesiem, tāpēc vārti ir ģeometriski, nevis izmēra. Ja dizainam ir kanāls vai dobums, palūdziet drukas piegādātājam apstiprināt, ka tas ir uzbūvējams, un lokšņu metāla darbnīcai — ka tas nav.

Saskaņojiet pielaides un virsmu, ko prototips patiešām vajag

Kad ģeometrija ļauj abus ceļus, pielaides un virsma tos šķir. Lokšņu metāls tur aptuveni ±0.1–0.2 mm uz liecēm un caurumiem un nolaižas pie 0.5–2 µm Ra pēc liecēšanas un apgriešanas, un tam joprojām var vajadzēt sekundāru pēcapstrādi¹⁴.

Metāla drukas tiek ziņotas stingrākas, pie ±0.02–0.05 mm¹⁴, bet aditīvajai parasti ir zemāka precizitāte būvētā stāvoklī un bieži nepieciešama pēcapstrāde¹⁰. Šie rādītāji nāk no vienas piegādātāja līmeņa salīdzinājuma tabulas un nav piesaistīti nosauktam sakausējumam vai iekārtai, tāpēc tos uztveriet kā paša darbnīcas spēju paziņojumu, nevis nozares robežu¹⁴.

Vispārīgās pielaides, ko publicē lokšņu metāla darbnīca, zīmējumam ir noderīgāks sākumpunkts: ±0.010" uz plakanām īpašībām un mala-pret-caurumu vai caurums-pret-caurumu izmēriem, ±0.030" uz daudzplakņu saliektām detaļām un ±1° uz leņķiem³¹.

Praktiskā sekas ir tāda, ka prototips, kam vajag stingru caurums-pret-caurumu attiecību pāri vairākām liecēm, prasa no lokšņu metāla kaut ko pāri tā vispārīgajai pielaides, un darbnīca pateiks, ka caurumi pēc formēšanas jāizurbj precīzi (reaming). Prototips, kura kritiskais izmērs ir profils vai dobuma siena, labāk tiek apkalpots ar druku un tad pēcapstrādi.

DMLS virsmas raupjums un pielaides tiek aprakstītas kā salīdzināmas ar lietām detaļām — tas ir ietvars, ko lietot, spriežot, vai būvētais drukas stāvoklis testa mērķim pietiek¹⁸. Abiem piegādātājiem pieprasiet pielaides, ko tie turēs jūsu konkrētām īpašībām, nevis to kataloga vispārīgo pielaides.

Pārbaudiet, vai izvēlētais process patiešām piedāvā vajadzīgo sakausējumu

Sakausējumu pieejamība ir otrie vārti, un tie strādā pret druku. Lokšņu metāls aptver alumīniju, tēraudu, nerūsējošo tēraudu, varu un misiņu³.

Metāla AM ir šaurāks: DMLS var ražot detaļas no AlSi10Mg, nerūsējošā tērauda un Inconel, un materiāla izvēle DMLS ir daudz mazāka nekā citiem metāla ražošanas procesiem^11,18. Šī šaurība nav automātiski diskvalificējoša.

DMLS bieži tiek izmantots funkcionāliem prototipiem, kad svarīgi, lai materiāls ir pēc iespējas tuvāk ražošanas materiālam, kas ļauj testēt detaļas stiprību vai plūsmas profilu¹⁸. Piegādātāja pozīcija tur, ka DMLS prototipi ir dzīvotspējīgi ražošanas detaļu aizvietotāji un var validēt pēcapstrādi, vibrācijas pulēšanu vai pārklājumus¹⁸.

Tāpēc pārbaude ir konkrēta: nosauciet sakausējumu, no kura prototips jāizgatavo, un apstipriniet, ka izvēlētais process to piedāvā. Ja ražošanas detaļa ir formēts automobiļu klases tērauds vai alumīnija sakausējums, lokšņu metāls ir tuvākā atbilstība²¹.

Ja ražošanas detaļa ir Inconel vai titāns un ģeometrija ir sarežģīta, druka var būt vienīgais ceļš, kas vispār spēj radīt šo formu¹⁸. Nevienavots šajā komplektā salīdzina vienu un to pašu sakausējumu abos procesos, tāpēc līdzvērtīgs materiāla salīdzinājums jānāk no piegādātājiem.

Izvēlieties procesu, kura izmaksu līkne atbilst daudzumam

Izmaksu uzvedība atšķiras pa daudzumiem, un mehānisms ir instrumentēšana. Metāla AM faktiski ir bez instrumentēšanas, tāpēc izmaksas par detaļu paliek plakanas neatkarīgi no daudzuma, kamēr lokšņu metālam un CNC ir uzstādīšanas izmaksas, kas amortizējas pa partiju²⁵.

Tieši tāpēc lētākais ceļs mainās, kad pasūtījums aug, un tāpēc maiņas punkts pārvietojas ar sakausējumu: vienkāršs alumīnijs šķērso agri, kamēr sarežģīts titāns vai Inconel atgrūž slieksni daudz augstāk²⁵. Zemāk esošie atmaksas apjomi ir indikatīvi platformas dati, nevis vadošs standarts, un tie mainās ar ģeometriju un sakausējumu²⁵.

Nosakiet piegādes datumu, kas ietver slēptos soļus

Abi ceļi var ielikt funkcionālu metāla prototipu jūsu rokās dienu laikā, bet piedāvātais skaitlis reti ir visa storia. Lokšņu metāla prototipēšana ilgst 2–7 dienas vienām detaļām, ar vairāku liecēm uzstādījumiem, kas pievieno stundas, un standarta termiņu no 3 darbdienām^3,31.

3D druka ilgst stundas līdz dienas, ko vada printera tips, slāņa augstums un pēcapstrāde, ar tipiskiem termiņiem no tās pašas dienas līdz 3 dienām, un rindas laiku un pēcapstrādi minot kā slēptos virzītājus^3,27. Slēptie soļi atšķiras pa procesiem.

Lokšņu metāla pusē katra papildu liece ir vēl viena uzstādīšana, un atmiršana, metināšana, kniedēšana vai skrūvēšana mezgliem katrs pievieno apstrādi un kontroli³. Drukāšanas pusē metāla ekstrūzijai vajag 24–72 stundas atsaistīšanas (de-bind) un sintrēšanas, kas ir lielākais galīgo izmaksu devējs¹.

Jebkurš ceļs var izstiepties līdz aptuveni trim nedēļām, tiklīdz pielāgotas virsmas, termiskās apstrādes vai sarežģīti mezgli ienāk jomā, un 1–3 darbdienu ātrā termiņa iespējams, kad prioritāte ir ātrums²⁹. Jautājiet piegādātājam, kurš no šiem soļiem attiecas uz jūsu detaļu, pirms saistāties ar datumu.

Apstipriniet, ka detaļa iederas izmēru un biezuma ietvarā

Lokšņu metālam ir plašs, bet ierobežots ietvars: sagataves izmērs līdz 10' x 20' (3.05 m x 6.10 m), tipiska loksnes biezums 0.024"–0.250", ar biezākiem vai plānākiem biezumiem un lielākiem apjomiem pēc pieprasījuma³¹.

Šajā ietvarā elementu minimumi mērogojas ar materiāla biezumu, nevis ir fikti skaitļi — izgriezuma platumam nevajadzētu būt šaurākam par 1.5 reizēm no biezuma, cilpām (tabs) vajag vismaz divreiz biezumu vai 3.2 mm, un izgriezumiem jāatrodas vismaz trīsreiz biezums plus leņķa rādiuss attālumā no lieces³².

Tieši šī mērogošana ir mehānisms aiz biežās kļūdas: dizains, kas der 1 mm loksnei, var nebūt izgatavojams 3 mm loksnei, jo tā pats izgriezums vai cilpa tagad ir zem minimuma.

Nevienavots šajā komplektā nesniedz maksimālo vai minimālo detaļas izmēru vai biezumu metāla 3D drukāšanai, tāpēc izmēra bāzēts salīdzinājums starp abiem procesiem no šiem pierādījumiem nav iespējams. Ja detaļa ir liela un plāna, lokšņu metāla ietvars ir dokumentēts; ja tā ir liela un drukāta, jautājiet drukas piegādātājam tieši.

Ieplānojiet pēcapstrādes budžetu un pārbaudiet sertifikāciju ar piegādātāju

Pēcapstrāde atšķiras pa ceļiem, un sertifikāciju šie pierādījumi vispār neatbild. Lokšņu metālam pēc liecēšanas un apgriešanas var vajadzēt sekundāru pēcapstrādi, un tā uzstādīšana ietver liekšanas presi, lāzera vai strūklas griešanu un ierīces, ar vairākām uzstādīšanām sarežģītām liecēm¹⁴.

Metāla drukai ir minimāla uzstādīšana — printera sagatavošana, balstu noņemšana, pēcgaismēšana sveķiem vai sintrēšana metālam — bet parasti nepieciešama pēcapstrāde¹⁴. DMLS prototipi var validēt pēcapstrādi, vibrācijas pulēšanu vai pārklājumus, kas noder, kad ražošanas detaļa tos saņems¹⁸.

Nevienavots šajā komplektā uzrunā aviācijas, medicīnas vai ITAR sertifikāciju vai kvalifikāciju nevienam no procesiem, tāpēc jebkura sertifikācijas prasība jāpārbauda tieši ar piegādātāju, nevis jāizsecina no procesa izvēles.

Kur avoti nav vienisprādzā un ko pārbaudīt

Rādītāji, kas vada šo izvēli, nāk no piegādātāja līmeņa avotiem un nevisi nerāda vienā virzienā. Rindas zemāk uztur abas puses redzamas, nevis apvieno tās vienā skaitlī.

What the sources do not establish

• Nav dotas skaitliskas minimālā elementa izmēra (minimālā sienas biezuma vai minimālā iekšējā kanāla platuma) vērtības nevienam lokšņu metālam vai metāla 3D drukāšanai.
• Nav norādīta IT klase vai līdzvērtīga pielaides klase nevienam no procesiem.
• Nav doti mehānisko īpašību dati (tecēšanas robeža, pagarinājums, nogurums) konkrētām lokšņu metāla sakausējumiem vai metāla AM sakausējumiem, kā Ti-6Al-4V, AlSi10Mg vai 316L.
• Nav sniegti lokšņu metāla veidņu vai puncēšanas instrumentēšanas izmaksu rādītāji, tāpēc pilns instrumentēšanas pret izmaksām par detaļu salīdzinājums nav iespējams.
• Nav dots maksimālais vai minimālais detaļas izmērs vai biezums metāla 3D drukāšanai.
• Nav sniegta sertifikācijas vai kvalifikācijas informācija (aviācija, medicīna, ITAR) nevienam no procesiem; pārbaudiet tieši ar piegādātāju.
• Neeksistē līdzvērtīgs termiņa vai izmaksu salīdzinājums tai pašai detaļas ģeometrijai abos procesos.
• Nav pēcapstrādes izmaksu vai termiņa datu, kas būtu specifiski metāla 3D drukāšanai, pāri atsaistīšanai un sintrēšanai un vispārīgiem pēcapstrādes apgalvojumiem.