Prototipiranje iz pločevine ali 3D tisk kovin za funkcionalne kovinske prototipe: kako izbrati

Izločite procese, ki ne morejo izdelati notranje geometrije kosa

Začnite z vprašanjem da/ne, ne s ceno. Pločevina je omejena na upogibe, reze in oblikovane like in ne more izdelati polno 3D notranjih votlin^3,6.

3D tisk kovin je obraten primer: podpira notranje kanale, rešetke, podreze in zahtevne votline^3,10. Ta asimetrija je razlog, zakaj je geometrija vrata in ne kompromis.

Kos, katerega funkcija je odvisna od kanala, do katerega sveder ali oblikovana pločevina ne moreta, ni kandidat za upogibralno stiskalnico in laser, kolikor koli poceni izgleda razpetina¹⁰. Obratno, kos, ki je v bistvu upognjen ali izrezan izsek s funkcionalnimi montažnimi elementi, je nedvomno na ozemlju pločevine¹⁰.

Lastne meje pločevine ležijo na istem mestu: ne more izdelati debelih 3D elementov, upogibe so omejene z debelino pločevine, upoštevati pa je treba povračilo pri upogibu⁶. Meje kovinskega tiska so drugačne narave — oprijem plasti in anizotropija ter površinska obdelava, ki običajno potrebuje naknadno obdelavo⁶.

Noben vir v tej množici ne podaja številčne najmanjše velikosti elementa za katerikoli proces, zato so vrata geometrijska in ne dimenzijska. Če ima konstrukcija kanal ali votlino, prosite ponudnika tiska, naj potrdi, da je izvedljiva, ponudnika pločevine pa, naj potrdi, da ni.

Prilagodite toleranco in zaključek, ki ju prototip dejansko potrebuje

Ko geometrija dopušča obe poti, jih ločita toleranca in zaključek. Pločevina drži približno ±0.1–0.2 mm na upogibih in luknjah in doseže 0.5–2 µm Ra po upogibanju in obrezovanju, lahko pa še vedno potrebuje dodatno zaključno obdelavo¹⁴.

Kovinski tiski so po virih natančnejši, pri ±0.02–0.05 mm¹⁴, a aditivna izdelava ima na splošno nižjo točnost v stanju po tisku in pogosto zahteva naknadno obdelavo¹⁰.

Te številke prihajajo iz ene same primerjalne tabele ponudniške ravni in niso vezane na imenovano zlitino ali stroj, zato ju obravnavajte kot trditev delavnice o lastni zmožnosti in ne kot industrijsko mejo¹⁴.

Splošne tolerance, ki jih objavlja delavnica za pločevino, so uporabnejša izhodiščna točka za risbo: ±0.010" na ravnih elementih in dimenzijah rob do luknje ali luknja do luknje, ±0.030" na večplanarno upognjenih kosih in ±1° na upogibnih kotih³¹.

Praktična posledica je, da prototip, ki potrebuje ozko razmerje luknja do luknja čez več upogibov, od pločevine zahteva kaj nad njeno splošno toleranco, delavnica pa vam bo povedala, da luknje po oblikovanju potrebujejo izvrtavanje. Prototipu, katerega kritična dimenzija je profil ali stena votline, tisk bolj služi, nato zaključek.

Hrapavost površine in tolerance DMLS so opisane kot primerljive ulitim kosom, in to je okvir, ki ga uporabite, ko presojate, ali je tisk v stanju po tisku dovolj dober za test¹⁸. Oba ponudnika vprašajte po toleranci, ki jo bodo držali na vaših specifičnih elementih, in ne po njihovi kataloški splošni toleranci.

Preverite, ali izbrani proces dejansko ponuja zlitino

Razpoložljivost zlitin so druga vrata in ona govorita proti tisku. Pločevina pokriva aluminij, jeklo, nerjaveče jeklo, baker in medenino³.

Aditivna izdelava kovin je ožja: DMLS lahko izdela kose iz AlSi10Mg, nerjavečega jekla in Inconela, izbira materialov za DMLS pa je veliko manjša kot pri drugih postopkih izdelave kovin^11,18. Ta ožost ni samodejno izključujoča.

DMLS se pogosto uporablja za funkcionalne prototipe, kadar je pomembno, da je material kar najbliže produkcijskemu materialu, kar omogoča testiranje trdnosti kosa ali profila pretoka¹⁸. Stališče enega ponudnika pravi, da so DMLS prototipi uporabni nadomestki za produkcijske kose in lahko validirajo naknadno obdelavo, kroglično poliranje ali prevleke¹⁸.

Preverjanje je torej specifično: imenujte zlitino, iz katere mora biti prototip, in potrdite, da jo izbrani proces ponuja. Če je produkcijski kos oblikovano jeklo avtomobilskega razreda ali zlitina aluminija, je pločevina bližje ujemanje²¹.

Če je produkcijski kos Inconel ali titan in je geometrija zapletena, je tisk morda edina pot, ki to obliko sploh izdela¹⁸. Noben vir v tej množici ne primerja iste zlitine v obeh procesih, zato primerljiva primerjava materialov mora priti od ponudnikov.

Izberite proces, katerega stroškovna krivulja ustreza količini

Obnašanje stroškov ni enako po količini, mehanizem pa je orodje. Aditivna izdelava kovin ima praktično nič orodja, zato strošek na kos ostane raven ne glede na količino, pločevina in CNC pa nosita stroške vpenjanja, ki se amortizirajo čez serijo²⁵.

Zato cenejša pot preklopi, ko naročilo raste, in zakaj se preklop točka premika z zlitino: preprost aluminij preklopi zgodaj, zahteven titan ali Inconel pa prag potisne veliko višje²⁵. Spodnje količine pokritja stroškov so okvirni podatki platforme in ne vladajoči standard, premikajo pa se z geometrijo in zlitino²⁵.

Določite datum dostave, ki vključuje skrite korake

Oba procesa lahko funkcionalni kovinski prototip prineseta v vaše roke v dneh, a ponujena številka je redko celotna zgodba. Prototipiranje iz pločevine traja 2–7 dni za posamezne kose, nastavitve z več upogibi dodajajo ure, standardni dobavni rok pa se začne pri 3 delovnih dneh^3,31.

3D tisk traja ure do dni, odvisno od vrste tiskalnika, višine plasti in naknadne obdelave, pri čemer so prometni časi od istega dne do 3 dni tipični, skriti gonilniki pa čakalna vrsta in naknadna obdelava^3,27. Skriti koraki so različni po procesu.

Na strani pločevine je vsak dodatni upogib še ena nastavitev, odstranjevanje robov, varjenje, nitkanje ali vijaganje sklopov pa vsako dodaja ravnanje in kontrolo³. Na strani tiska kovinska ekstruzija zahteva 24–72 ur razveze in sintranja, kar je največji prispevek k končnemu strošku¹.

Vsaka pot se lahko raztegne na približno tri tedne, ko v obseg vstopijo custom zaključki, toplotne obdelave ali zapleteni sklopi, prednostni obrat v 1–3 delovnih dneh pa je mogoč, ko je hitrost na prvem mestu²⁹. Preden se zavežete na datum, vprašajte ponudnika, kateri od teh korakov veljajo za vaš kos.

Potrdite, da kos ustreza ovoju velikosti in debeline

Pločevina ima širok a omejen ovoj: velikost izseka do 10' x 20' (3.05 m x 6.10 m), tipična debelina pločevine 0.024"–0.250", debelejše ali tanjše debeline in večji kosi na zahtevo³¹.

Znotraj tega ovoja se najmanjše mere elementov merijo z debelino materiala in niso fiksne številke — širina zareze ne sme biti ožja od 1.5-kratne debeline, jezički potrebujejo vsaj dvakratno debelino ali 3.2 mm, zareze pa morajo biti oddaljene od upogiba vsaj trikratno debelino plus polmer upogiba³².

To merjenje z debelino je mehanizem za pogost način odpovedi: konstrukcija, ki deluje v 1 mm pločevini, morda ni izdeljiva v 3 mm pločevini, ker je ista zareza ali jeziček zdaj pod najmanjšo mero.

Noben vir v tej množici ne podaja največje ali najmanjše velikosti ali debeline kosa za 3D tisk kovin, zato primerjava po velikosti med procesoma iz teh dokazov ni mogoča. Če je kos velik in tanek, je ovoj pločevine dokumentiran; če je velik in natisnjen, vprašajte ponudnika tiska neposredno.

Načrtujte proračun za naknadno obdelavo in preverite certifikacijo pri ponudniku

Naknadna obdelava se razlikuje po poti, certifikacijo pa ti dokazi sploh ne odgovarjajo. Pločevina lahko potrebuje dodatno zaključno obdelavo po upogibanju in obrezovanju, njena nastavitev pa vključuje upogibralno stiskalnico, lasersko ali vodno rezanje in vpenjalne priprave, pri zapletenih upogibih več nastavitev¹⁴.

Kovinski tisk ima minimalno nastavitev — priprava tiskalnika, odstranjevanje podpor, naknadno strjevanje za smolo ali sintranje za kovino — a običajno zahteva naknadno obdelavo¹⁴. DMLS prototipi lahko validirajo naknadno obdelavo, kroglično poliranje ali prevleke, kar je uporabno, ko jih bo prejel produkcijski kos¹⁸.

Noben vir v tej množici ne obravnava certifikacije ali kvalifikacije za vesoljsko, medicinsko ali ITAR področje za katerikoli proces, zato vsako zahtevo po certifikaciji preverite neposredno pri ponudniku in je ne sklepite iz izbire procesa.

Kje se viri razhajajo in kaj je treba preveriti

Številke, ki usmerjajo to izbiro, prihajajo iz virov ponudniške ravni in ne kažejo vsi v isto smer. Spodnje vrstice ohranjajo obe strani vidni, namesto da bi ju strle v eno številko.

What the sources do not establish

• Številčna najmanjša velikost elementa (najmanjša debelina stene ali najmanjša širina notranjega kanala) ni podana niti za pločevino niti za 3D tisk kovin.
• IT tolerančni razred ali enakovreden razred tolerance ni naveden za noben proces.
• Podatki o mehanskih lastnostih (meja tečenja, raztezek, utrujanje) niso podani za določene zlitine pločevine ali zlitine aditivne izdelave kovin, kot so Ti-6Al-4V, AlSi10Mg ali 316L.
• Številke o stroških orodja za žigosanje ali izsekavanje pločevine niso podane, zato popolna primerjava stroška orodja proti strošku na kos ni mogoča.
• Največja ali najmanjša velikost ali debelina kosa ni podana za 3D tisk kovin.
• Informacije o certifikaciji ali kvalifikaciji (vesoljska, medicinska, ITAR) niso podane za noben proces; preverite neposredno pri ponudniku.
• Primerjava dobavnega roka ali stroškov za isto geometrijo kosa v obeh procesih ne obstaja.
• Podatki o strošku ali dobavnem roku naknadne obdelave, specifični za 3D tisk kovin, niso na voljo, razen razveze in sintranja ter splošnih izjav o zaključni obdelavi.