Gia công tấm kim loại so với in 3D kim loại cho bản mẫu kim loại chức năng: Chọn thế nào theo hình học, dung sai và sản lượng

Loại trừ tấm kim loại trước nếu hình học thực sự là 3D

Gia công tấm kim loại giới hạn ở các bước uốn, cắt và hình dáng dàn, và không thể tạo khoang nội bộ 3D hoàn chỉnh hay các đặc điểm 3D dày^3,6,20. In 3D kim loại hỗ trợ khe nội bộ, cấu trúc lưới, điểm rút khuôn và khoang phức tạp^3,6,20.

Khác biệt đó là ranh giới quy trình, không phải sự đánh đổi độ chính xác: không lợi thế dung sai hay chi phí nào phía tấm kim loại cứu được một hình học mà máy uốn và cắt laser không tạo ra.

Vậy bước kiểm tra đầu tiên là chức năng chi tiết của bạn có phụ thuộc vào hình học chỉ tồn tại bên trong chi tiết hay không. Nếu có, quyết định trên thực tế đã xong trước khi bạn so báo giá.

Nếu không — chi tiết là một cái giá đỡ, tấm ốp, vỏ hộp hay hình dạng dàn tương tự — tấm kim loại vẫn trong phương án, và các bước kiểm tra dung sai, chiều dày và số lượng dưới đây sẽ quyết định.

Với hình học đơn giản, các quy trình truyền thống kể cả tấm kim loại được báo cáo kinh tế hơn và thường nhanh hơn in 3D kim loại, kể cả khi thuê ngoài⁹.

Dung sai và độ nhám: chi tiết sau uốn có đạt mục tiêu không?

Độ chính xác tấm kim loại là tổng cộng dồn của cắt, uốn và lắp ráp, trong khi độ chính xác in phụ thuộc máy, hướng dựng, điểm tựa và hậu xử lý³².

Vì vậy hai con số báo cáo không thể hoán đổi trực tiếp cho nhau, và bạn nên đọc chúng như các quan sát đặc thù theo quy trình chứ không phải một bảng xếp hạng.

| Quy trình | Độ chính xác kích thước báo cáo | Độ nhám bề mặt báo cáo | |---|---|---| | Tấm kim loại (uốn và lỗ) | ±0.1–0.2 mm¹⁵ | 0.5–2 µm Ra sau uốn và cắt gọt mép¹⁵ | | In kim loại | ±0.02–0.05 mm¹⁵ | Thường cần hậu xử lý¹⁵ | Cả hai con số đến từ một nguồn cấp nhà cung cấp duy nhất, nên hãy coi chúng là giá trị báo cáo của nguồn đó, không phải giới hạn ngành¹⁵.

Độ nhám và dung sai của DMLS được mô tả là tương đương chi tiết đúc, đó là lý do bản mẫu in có thể dùng để xác thực các bước sau như gia công tinh, hoàn thiện rung hay phủ lớp²¹.

Nếu thử nghiệm chức năng của bạn phụ thuộc quan hệ lỗ-đến-lỗ hay uốn-đến-uốn, hãy hỏi nhà cung cấp họ giữ chuỗi dung sai xuyên qua cắt, uốn và lắp ráp thế nào, vì đó là nơi sai lỗi tấm kim loại tích lũy³².

Nếu mục tiêu khít hơn khoảng sau-uốn, lộ trình in cộng hậu xử lý của nó là thứ cần định giá.

Chiều dày và kích thước: thiết kế có nằm trong khoảng uốn được không?

Tấm kim loại thường dùng chiều dày 0.5–6 mm, được chọn theo vật liệu³². Bước uốn bị giới hạn bởi chiều dày tấm, và độ đàn hồi ngược phải được tính đến⁶.

Vì vậy chiều dày chi phối cả tính khả thi lẫn dung sai xưởng giữ được, vì tấm dày hơn cần lực lớn hơn và nảy ngược xa hơn.

Nếu thiết kế của bạn yêu cầu một tường hay đặc điểm ngoài khoảng đó, tấm kim loại là lộ trình sai bất kể đường viền trông đơn giản thế nào.

Chiều dày tường tối thiểu của in 3D kim loại phụ thuộc quy trình, vật liệu và hướng dựng, nên nó không phải con số cố định để đối chiếu bảng biểu³².

Với chi tiết dàn, hãy xác nhận độ dày tấm với khoảng 0.5–6 mm trước khi yêu cầu báo giá, và hỏi nhà cung cấp độ đàn hồi ngược được bù trong bản khai tấm (flat pattern) thế nào^6,32.

Các nguồn không công bố kích thước chi tiết tối đa cho quy trình nào, nên kích thước là câu hỏi cho nhà cung cấp chứ không phải quy tắc bạn tự áp dụng được.

Số lượng: chỗ nào chi phí thiết lập ngừng chi phối

Ở mức 1–10 chiếc, chi phí thiết lập thường là dòng chi lớn nhất bất kể quy trình, và đặt một lô nhỏ 3–5 chiếc thường giảm giá-trên-chi tiết so với một chiếc đơn lẻ²⁹. Đó là thứ đầu tiên cần cân, vì nó áp dụng cho cả tấm kim loại lẫn in.

Qua mức đó, hai lộ trình tăng quy mô khác nhau. Gia công tấm kim loại mang chi phí đồ gá thấp (đồ gá uốn) và được báo cáo phù hợp nhất với 10–5.000 chiếc⁵.

In kim loại AM (LPBF) thực tế không cần đồ gá, nên giá trên mỗi chi tiết giữ phẳng khi số lượng tăng²⁸.

Điểm hòa vốn giữa AM kim loại và quy trình truyền thống dịch chuyển theo hình học và hợp kim: khoảng 10–25 chi tiết cho nhôm đơn giản, 20–50 cho 316L, và 50–200 cho titan hay Inconel phức tạp²⁸.

Các khoảng hòa vốn đó được nêu đối chiếu CNC, không phải đối chiếu tấm kim loại, nên đừng đọc chúng như điểm giao nhau tấm-kim-loại-đối-AM²⁸. Chỉ dùng chúng như một chỉ dấu rằng điểm giao nhau dịch chuyển theo hình học và hợp kim.

Với chi tiết của riêng bạn, hãy hỏi cả hai nhà cung cấp giá ở 1, 5 và 25 chiếc rồi so độ dốc, chứ không chỉ con số đơn chiếc.

Thời gian giao hàng: thứ bạn thực sự hứa được

Các con số thời gian giao hàng báo cáo chồng lấn giữa hai quy trình, nên riêng lịch trình hiếm khi chấm dứt cuộc lựa chọn.

Gia công mẫu tấm kim loại được báo ở 2–7 ngày cho chi tiết đơn lẻ, với các lần thiết lập nhiều bước uốn cộng thêm vài giờ³, và ở 5–14 ngày theo một nguồn khác⁵.

In 3D được báo từ vài giờ đến vài ngày tùy loại máy in, chiều cao lớp và hậu xử lý³, và ở 1–5 ngày theo một nguồn khác⁵.

In kim loại AM cộng thêm thời gian trên phần dựng: de-bind và thiêu kết chi tiết xanh (green part) của in đùn kim loại mất trung bình 24–72 giờ⁹.

Hoàn thiện theo yêu cầu, xử lý nhiệt hay cụm lắp ráp phức tạp có thể kéo cả hai lộ trình từ vài ngày lên ba tuần²⁹.

Trước khi cam kết một ngày giao, hãy yêu cầu nhà cung cấp tách báo giá thành thời gian dựng, hậu xử lý và hoàn thiện, vì các nguồn không tách thời gian chế tạo đồ gá của tấm kim loại khỏi tổng thời gian giao hàng^3,5.

Bảng dưới đây nêu nơi các nguồn bất đồng và những gì cần xác minh.

Hậu xử lý: lập ngân sách cho điều mỗi lộ trình buộc bạn phải làm

Cả hai lộ trình đều mang hậu xử lý, và việc so báo giá nên bao gồm nó chứ không chỉ chi tiết dạng thô sau dựng.

Tấm kim loại có thể cần hoàn thiện thứ cấp sau uốn và cắt gọt mép, và đối mặt rủi ro đàn hồi ngược, nứt và biến dạng sau hàn^15,32.

In kim loại AM đòi hỏi tháo điểm tựa và với in đùn kim loại là de-bind và thiêu kết, và đối mặt vết điểm tựa, dị hướng và biến dạng hậu xử lý^9,32.

Không nguồn nào định lượng tác động chi phí hay thời gian giao hàng của hậu xử lý cho quy trình nào, nên hãy yêu cầu nó thành một dòng riêng.

• ✓Hỏi việc tháo điểm tựa có nằm trong giá chi tiết in không
• ✓Hỏi thời gian de-bind và thiêu kết có nằm trong thời gian giao hàng được báo không
• ✓Hỏi việc gỡ bavia, hàn hay đinh tán được tính giá theo chi tiết hay theo cụm
• ✓Hỏi hoàn thiện thứ cấp có cần thiết để đạt mục tiêu Ra của bạn không
• ✓Hỏi độ đàn hồi ngược và biến dạng sau hàn được kiểm soát ra sao trên chi tiết dàn

Sự phù hợp vật liệu và bằng chứng chứng nhận

Danh mục vật liệu DMLS hẹp hơn các quy trình chế tạo kim loại khác. Nhưng DMLS thường được dùng cho bản mẫu chức năng khi vật liệu sản xuất phải được khớp sát, nên bản mẫu có thể thử độ bền hay hành vi dòng chảy²¹.

Nếu hợp kim sản xuất của bạn không có sẵn dạng bột, đó là lý do để nhìn kỹ hơn lộ trình tấm kim loại hay một vật liệu mẫu khác. Phía tấm kim loại, lựa chọn hợp kim theo điều kiện làm việc.

Với môi trường nhiều chloride hay ăn mòn hóa học, thép không gỉ 316 thường là lựa chọn an toàn hơn 304, với chi phí cao hơn 20–30%³⁸.

Với kỹ thuật dược phẩm, chứng chỉ 3.1 (EN 10204) thường được yêu cầu cho chi tiết thép không gỉ, trong khi chứng chỉ 2.1 thường được chấp nhận cho chi tiết nhựa⁸.

Không tuyên bố chứng nhận nào trong số đó đề cập in kim loại AM hay gia công mẫu tấm kim loại.

Vì vậy nếu bản mẫu của bạn cần đạt chuẩn hàng không vũ trụ hay y tế, hãy hỏi thẳng nhà cung cấp họ có thể cung cấp hồ sơ gì cho quy trình và vật liệu cụ thể^8,21.

Nơi các nguồn dẫn chứng bất đồng về thời gian giao hàng

Hai con số thời gian giao hàng dưới đây đến từ các nguồn khác nhau và chưa được điều hòa. Hãy coi sự bất đồng là lý do để có một cam kết riêng từ nhà cung cấp chứ không phải để chọn con số ngắn hơn.

Những gì nguồn không xác lập

• Không có kích thước đặc điểm tối thiểu bằng số cho tấm kim loại lẫn in 3D kim loại.
• Không có giá trị cấp IT cho quy trình nào.
• Không có dữ liệu tính chất cơ học cho Ti-6Al-4V, AlSi10Mg hay 316L.
• Không có kích thước chi tiết tối đa cho quy trình nào.
• Không có khối lượng hòa vốn riêng giữa tấm kim loại và in 3D kim loại; các khoảng hòa vốn công bố so sánh AM kim loại với CNC.
• Không có yêu cầu chứng nhận hay phê duyệt riêng cho AM kim loại hay gia công mẫu tấm kim loại trong ứng dụng hàng không vũ trụ hay y tế.
• Không có tác động chi phí hay thời gian giao hàng được định lượng của hậu xử lý cho quy trình nào.
• Không có thời gian chế tạo đồ gá được tách riêng cho gia công mẫu tấm kim loại.