Prototypovanie plechu vs. kovová 3D tlač pre funkčné kovové prototypy: ako si vybrať

Vylúčte procesy, ktoré nedokážu vytvoriť vnútornú geometriu dielu

Začnite otázkou prejde/neprejde, nie cenou. Plech je obmedzený na ohyby, rezy a tvárnené tvary a nedokáže vyrobiť plnohodnotné 3D vnútorné dutiny^3,6.

Kovová 3D tlač je opačný prípad: podporuje vnútorné kanály, mriežky, podrezania a zložité dutiny^3,10. Práve táto asymetria robí z geometrie bránu, nie kompromis.

Diel, ktorej funkcia závisí od kanála, na ktorý sa vŕtačkou ani tvárneným plechom nedostanete, nie je kandidát pre lis a laser, hocako lacno vyzerá rovný výrez¹⁰. Naopak, diel, ktorý je v podstate ohybom alebo rezom upraveným výrezom s funkčnými montážnymi prvkami, je pevne na území plechu¹⁰.

Vlastné limity plechu sedia na tom istom mieste: nedokáže vyrobiť hrubé 3D prvky, ohyby sú obmedzené hrúbkou plechu a s pružinovou návratnosťou sa musí počítať⁶. Limity kovej tlače sú iného druhu — priľnavosť vrstiev a anizotropia, plus povrchová úprava, ktorá spravidla potrebuje postprocessing⁶.

Žiaden zdroj v tejto množine nedáva číselnú minimálnu veľkosť prvku pre žiaden z oboch procesov, takže brána je geometrická, nie dimenzionálna. Ak má konštrukcia kanál alebo dutinu, poproste tlačového dodávateľa, aby potvrdil, že sa dá vytlačiť, a plechovú dielňu, aby potvrdila, že nie.

Prispôsobte toleranciu a úpravu tomu, čo prototyp skutočne potrebuje

Keď geometria povoľuje obe cesty, oddelia ich tolerancia a úprava. Plech drží približne ±0,1–0,2 mm na ohyboch a otvoroch a po ohnutí a orezaní sa zastaví pri 0,5–2 µm Ra, pričom môže stále potrebovať sekundárne dokončenie¹⁴.

Kovové tlače sa uvádzajú tesnejšie, na ±0,02–0,05 mm¹⁴, ale aditívna výroba má vo všeobecnosti nižšiu presnosť v stave po tlači a postprocessing je často potrebný¹⁰.

Tieto hodnoty pochádzajú z jedinej porovnávacej tabuľky úrovne dodávateľov a nie sú viazané na menovanú zliatinu ani stroj, takže ich berte ako vyhlásenie danej dielne o spôsobilosti, nie ako priemyselný limit¹⁴.

Všeobecné tolerancie, ktoré plechová dielňa publikuje, sú pre výkres užitočnejším východiskom: ±0,010" na plochých prvkoch a rozmeroch hrana–otvor alebo otvor–otvor, ±0,030" na viacrovinových ohýbaných dieloch a ±1° na uhloch ohybov³¹.

Praktický dôsledok: prototyp, ktorý potrebuje tesný vzťah otvor–otvor cez niekoľko ohybov, žiada po plechu niečo nad rámec jeho všeobecnej tolerancie a dielňa vám povie, že otvory treba po tvárnení rozvrtáť. Prototyp, ktorej kritickým rozmerom je profil alebo stena dutiny, je lepšie obslúžiť tlačou a následným dokončením.

Drsnosť a tolerancie DMLS sa opisujú ako porovnateľné s odliatkami, a to je rámec, ktorý použite, keď posudzujete, či tlač v stave po tlači stačí na skúšku¹⁸. Vyžiadajte si od oboch dodávateľov toleranciu, ktorú držia na vašich konkrétnych prvkoch, nie ich katalógovú všeobecnú toleranciu.

Skontrolujte, či zliatinu skutočne ponúka proces, ktorý ste si vybrali

Dostupnosť zliatin je druhou bránou a tine proti tlači. Plech pokrýva hliník, oceľ, nehrdzavejúcu oceľ, meď a mosadz³.

Kovová AM je užšia: DMLS dokáže vyrábať diely z AlSi10Mg, nehrdzavejúcej ocele a Inconelu a výber materiálov pre DMLS je oveľa menší než pri iných kovových výrobných procesoch^11,18. Táto úzkosť automaticky neznamená vylúčenie.

DMLS sa bežne používa pre funkčné prototypy, keď záleží na tom, aby materiál bol čo najbližšie výrobnému materiálu, čo umožňuje testovať pevnosť dielu alebo prietokový profil¹⁸. Stanovisko jedného dodávateľa hovorí, že DMLS prototypy sú životaschopnými zástupnými dielmi výrobných dielov a dokážu validovať doobrábanie, výrobkové leštenie alebo nátery¹⁸.

Kontrola je teda konkrétna: menujte zliatinu, z ktorej musí byť prototyp vyrobený, a potvrďte, že zvolený proces ju ponúka. Ak je výrobný diel tvárnená automobilová oceľ alebo hliníková zliatina, plech je bližšia zhoda²¹.

Ak je výrobný diel z Inconelu alebo titánu a geometria je zložitá, tlač môže byť jedinou cestou, ktorá ten tvar vôbec vyprodukuje¹⁸. Žiaden zdroj v tejto množine neporovnáva tú istú zliatinu naprieč oboma procesmi, takže porovnanie materiálov za rovnakých podmienok musí prísť od dodávateľov.

Zvoľte proces, ktorej cenová krivka sedí na množstvo

Cenové správanie sa líši podľa množstva a mechanizmom je náradie. Kovová AM má fakticky nulové náradie, takže cena na kus zostáva plochá bez ohľadu na množstvo, zatiaľ čo plech a CNC nesú náklady na nastavenie, ktoré sa rozkladajú do šarže²⁵.

Preto sa lacnejšia cesta obracia, keď objednávka rastie, a preto sa bod obratu hýbe so zliatinou: jednoduchý hliník sa prekríži skoro, zatiaľ čo zložitý titan alebo Inconel prah posúva vysoko²⁵. Objemy vyrovnania nižšie sú indikatívne platformové údaje, nie riadiaci štandard, a menia sa s geometriou a zliatinou²⁵.

Nastavte termín dodania tak, aby zahŕňal skryté kroky

Obidve cesty dokážu dať funkčný kovový prototyp do rúk za dni, ale nabídnuté číslo je zriedka celý príbeh. Prototypovanie plechu beží 2–7 dní pre jednotlivé diely, s prídavnými hodinami za viacrovinové nastavenia, a štandardná dodacia lehota začína na 3 pracovných dňoch^3,31.

3D tlač beží hodiny až dni, riadená typom tlačiarne, výškou vrstvy a postprocessingom, s typickými dodaniami na deň až 3 dni, kde ako skryté faktory sa menujú čas vo fronte a postprocessing^3,27. Skryté kroky sa líšia podľa procesu.

Na strane plechu je každý ďalší ohyb ďalším nastavením a odtripovanie, zváranie, nývtovanie alebo skrutkovanie zostáv každé pridáva manipuláciu a kontrolu³. Na strane tlače vyžaduje kovová extrúzia 24–72 hodín vylúhovania a spekania, čo je najväčší prispievateľ ku konečnej cene¹.

Ktorákoľvek cesta sa môže roztiahnuť na približne tri týždne, keď sa do rozsahu dostanú zakázkové povrchové úpravy, tepelné spracovanie alebo zložité zostavy, a príplatková dodávka 1–3 pracovné dni je možná, keď je prioritou rýchlosť²⁹. Skôr než sa zaviazete k termínu, opýtajte sa dodávateľa, ktoré z týchto krokov sa vzťahujú na váš diel.

Potvrďte, že diel sa zmestí do obalu veľkosti a hrúbky

Plech má široký, ale ohraničený obal: veľkosť výrezu až 10' x 20' (3,05 m x 6,10 m), typická hrúbka plechu 0,024"–0,250", s hrubšími alebo tenšími hrúbkami a väčšími objemmi na žiadosť³¹.

Vnútri tohto obalu sa minimálne hodnoty prvkov škálujú s hrúbkou materiálu, nie sú to pevné čísla — šírka výrezu nemá byť užšia ako 1,5-násobok hrúbky, jazýčky potrebujú aspoň dvojnásobok hrúbky alebo 3,2 mm a výrezy musia sedieť aspoň trojnásobok hrúbky plus polomer ohybu od ohybu³².

Toto škálovanie je mechanizmus za bežným zlyhaním: návrh, ktorý funguje v plechu 1 mm, nemusí byť v plechu 3 mm vyrobiteľný, pretože ten istý výrez alebo jazýček je teraz pod minimom.

Žiaden zdroj v tejto množine nedáva maximálnu ani minimálnu veľkosť ani hrúbku dielu pre kovovú 3D tlač, takže porovnanie oboch procesov podľa veľkosti sa z týchto dôkazov urobiť nedá. Ak je diel veľký a tenký, obal plechu je zdokumentovaný; ak je veľký a tlačený, opýtajte sa tlačového dodávateľa priamo.

Rozpočtite postprocessing a certifikáciu si overte s dodávateľom

Postprocessing sa líši podľa cesty a certifikácia tieto dôkazy vôbec nezodpovedajú. Plech môže po ohnutí a orezaní potrebovať sekundárne dokončenie a jeho nastavenie zahŕňa ohybový lis, rezanie laserom alebo vodným lúčom a prípravky, s viacerými nastaveniami pri zložitých ohyboch¹⁴.

Kovová tlač má minimálne nastavenie — príprava tlačiarne, odstránenie podpôr, post-tvrdenie pri živici alebo spekanie pri kove — ale spravidla vyžaduje postprocessing¹⁴. DMLS prototypy dokážu validovať doobrábanie, výrobkové leštenie alebo nátery, čo je užitočné, keď ich výrobný diel dostane¹⁸.

Žiaden zdroj v tejto množine sa nevenuje leteckej, lekárskej ani ITAR certifikácii alebo kvalifikácii pre žiaden z procesov, takže každú certifikačnú požiadavku treba overiť priamo s dodávateľom, nie odvodiť z voľby procesu.

• ✓Potvrďte, ktoré sekundárne dokončovacie kroky ponuka zahŕňa a ktoré sú príplatok
• ✓Opýtajte sa, či sa prototyp použije na validáciu nadväzujúceho procesu ako doobrábanie, výrobkové leštenie alebo náter
• ✓Potvrďte zliatinu a procesnú cestu, ktorú musí certifikát pokryť, a potom sa dodávateľa opýtajte, akú dokumentáciu môže poskytnúť
• ✓Vyžiadajte si od oboch dodávateľov toleranciu na vašich konkrétnych prvkoch, nie ich všeobecnú toleranciu
• ✓Poproste tlačového dodávateľa, aby pred oceňovaním potvrdil, že vnútorné kanály alebo dutiny sa dajú vytlačiť
• ✓Poproste plechovú dielňu, aby potvrdila, že diel nie je nad rámec jej všeobecnej tolerancie pri viacrovinových ohyboch

Kde sa zdroje odporujú a čo treba overiť

Hodnoty, ktoré túto voľbu ženia, pochádzajú zo zdrojov úrovne dodávateľov a nesmerujú všetky rovnakým smerom. Riadky nižšie držia obe strany na očiach namiesto toho, aby ich zliali do jedného čísla.

What the sources do not establish

• Nie je uvedená číselná minimálna veľkosť prvku (minimálna hrúbka steny alebo minimálna šírka vnútorného kanála) pre plech ani kovovú 3D tlač.
• Pre žiaden proces nie je uvedená trieda IT ani ekvivalentná tolerančná trieda.
• Nie sú uvedené mechanické vlastnosti (medza klzu, ťažnosť, unava) pre konkrétne plechové zliatiny ani kovové AM zliatiny ako Ti-6Al-4V, AlSi10Mg alebo 316L.
• Nie sú uvedené hodnoty ceny forme alebo razného náradia pri plechu, takže plné porovnanie náradie-vs-cena-na-kus nemožno urobiť.
• Pre kovovú 3D tlač nie je uvedená maximálna ani minimálna veľkosť ani hrúbka dielu.
• Pre žiaden proces nie je poskytnutá certifikačná ani kvalifikačná informácia (letecká, lekárska, ITAR); overte priamo s dodávateľom.
• Pre tú istú geometriu dielu v oboch procesoch neexistuje porovnanie dodacej lehoty ani ceny za rovnakých podmienok.
• Nie sú k dispozícii údaje o postprocessingovej cene ani dodacej lehote špecifické pre kovovú 3D tlač nad rámec vylúhovania, spekania a všeobecných tvrdení o dokončovaní.