CNC apdirbimas ir 3D spausdinimas: kuris variantas geresnis jūsų projektui

Kurį iš jų pasirinksite CNC apdirbimo paslaugos Ir adityvinė gamyba priklauso nuo jūsų projekto poreikių. CNC apdirbimas geriausiai veikia, kai reikalingos tikslios specifikacijos, medžiagos stiprumas ir paviršiaus apdaila. Dėl to jis puikiai tinka gaminti naudingas metalines dalis automobiliams ir lėktuvams. Kita vertus, 3D spausdinimas suteikia daugiau dizaino laisvės ir greitesnį kūrimą, ypač sudėtingesnių formų atveju. „BOEN Prototype“ padėjo daugybei originalios įrangos gamintojų, elektromobilių startuolių ir medicinos prietaisų gamintojų priimti šį sprendimą, atsižvelgdami į šešis pagrindinius veiksnius: reikiamą tikslumo lygį, pagamintų dalių kiekį, naudojamų medžiagų specifikacijas, biudžetą, numatomą gamybos laiką ir papildomo apdorojimo poreikius.

CNC apdirbimo ir 3D spausdinimo technologijų supratimas

Kas yra CNC apdirbimas ir kaip jis veikia?

CNC pjovimas naudoja automatizuotus atimties procesus, kuriuos apdoroja G kodo programinė įranga, kad iš vientisų medžiagų blokų būtų paverstos gatavos detalės. Procesui pradėti naudojamas 3D CAD modelis. Tada galiniai frezavimo staklės naudojamos medžiagai šalinti, kol pasiekiama norima forma. Šis gamybos būdas naudoja įvairių tipų stakles, tokias kaip vielinės EDM sistemos, vertikalūs ir horizontalūs frezavimo centrai bei daugiaašiai tekinimo įrankiai. Kiekvienas staklių tipas geriausiai tinka skirtingų tipų sudėtingoms detalėms gaminti.

Pastebėjome, kad pirkimų komandos nesuvokia, kokie lankstūs yra šiuolaikiniai apdirbimo įrankiai. Penkiaašės CNC staklės gali pagaminti sudėtingas formas vienu mechanizmu, o tai sumažina klaidų skaičių ir pagerina matavimų tikslumą. Galite rinktis iš aliuminio lydinių, įvairių tipų nerūdijančio plieno, titano, žalvario, inžinerinių plastikų, tokių kaip PEEK ir Delrin, ir net retų metalų, kurie reikalingi skrydžiams.

Priedinės gamybos technologijų pagrindai

Adityvioji gamyba naudoja skaitmeninius failus detalėms sluoksnis po sluoksnio kurti, todėl galima sukurti formas, kurių nebūtų galima pagaminti jokiu kitu būdu. Pramonėje naudojamos trys pagrindinės technologijos: lydyto nusodinimo modeliavimas (FDM) lydo termoplastinius siūlus, stereolitografija (SLA) naudoja UV lazerius skystai dervai sukietinti, o selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS) sujungia nailono arba poliamido miltelių daleles.

Šių metodų medžiagų savybės labai skiriasi. Lygūs paviršiai gali būti pagaminti naudojant SLA medžiagas, kurios puikiai tinka gaminti gerai atrodančius pavyzdžius ir plataus vartojimo elektronikos korpusus. SLS nailonas yra pakankamai tvirtas, kad atliktų darbą tikrinant pavyzdžius robotuose ir automatizavimo projektuose. Tačiau jų mechaninės savybės vis dar nėra tokios geros kaip apdirbtų metalinių dalių, todėl jų naudojimas ribojamas situacijose, kai svarbus įtemptos konstrukcijos stabilumas.

CNC apdirbimas ir 3D spausdinimas – pagrindiniai skirtumai ir privalumai

Tikslumas, tolerancijos ir paviršiaus kokybė

Pjaunant CNC staklėmis, tolerancijos visada išlaikomos ±0.005 colio ribose, o tai atitinka griežtus automobilių dalims ir medicinos prietaisams keliamus standartus. Jei naudojami tinkami įrankiai ir teisingai nustatyti pjovimo nustatymai, paviršiaus šiurkštumas gali būti Ra 0.8 mikrono arba mažesnis. Esame pagaminę dešimtis tūkstančių funkcinio patvirtinimo dalių 1 pakopos automobilių gamintojams, kurie turėjo atitikti šiuos reikalavimus.

Priedinių metodų tolerancijos paprastai yra apie ±0.010 colio, o tai gerai tinka konstrukcijai patikrinti, bet paprastai reikia CNC apdirbimo paslaugos vėliau, kad būtų gauti galutiniai matavimai. 3D spausdinimo metu gaunamos sluoksnių linijos sukuria paviršiaus tekstūras, kurioms reikia papildomos apdailos, pvz., šlifavimo, garų lyginimo ar dažymo, ypač apšvietimo korpusams ir patraukliai atrodančių prekinių prekių prototipams.

Gamybos greičio ir mastelio keitimo aspektai

Kai reikia greitai atlikti dizaino pakeitimus, 3D spausdinimas puikiai tinka greitam testavimui. Per naktį atliekami bandymai leidžia elektromobilių įmonėms patobulinti akumuliatorių korpusų formas, o išmaniųjų namų kūrėjams kitą dieną patikrinti, ar fiziniai veiksniai yra teisingi. Kadangi nereikia jokių įtaisų ar įrankių, nustatymo laikas yra minimalus.

CNC apdirbimo mastelio keitimo privalumai neapsiriboja vien mėginių dydžiais. Nustačius kodą ir tvirtinimo elementus, galima atlikti vidutinio dydžio gamybos serijas. Padėjome medicinos prietaisų įmonėms pereiti nuo 50 vienetų bandymų vienu metu prie 500 vienetų ikigamybinių serijų be papildomo įrankių keitimo, o kokybė visą laiką išliko ta pati.

Medžiagų ir mechaninių savybių spektras

Platus apdirbamų medžiagų asortimentas atitinka daugelio skirtingų pramonės šakų poreikius. Aliuminis 7075-T6 yra tai, ko prašo aviacijos ir kosmoso pramonės klientai, kai jiems reikia didelio stiprumo ir svorio santykio bepiločių orlaivių (UAV) konstrukcijų dalims. Biotechnologijų įmonėms reikia chirurginių įrankių pavyzdžių, pagamintų iš biologiškai suderinamo 5 klasės titano. Grūdintą įrankių plieną naudoja pramonės įrangą gaminančios įmonės, gamindamos dalis, kurios lengvai nesuyra.

Priedinės medžiagos nuolat tobulėja, tačiau jos turi ribas. Metalo 3D spausdinimo technologijos egzistuoja, tačiau dauguma prototipų kūrimo lėšų negali padengti įrankių kainos ir metalo miltelių tvarkymo sunkumų. Apdirbtas pramoninis plastikas geriau atlaiko aukštą temperatūrą, dirba su cheminėmis medžiagomis ir tarnauja ilgiau nei įprastos polimerinės spausdinimo medžiagos.

Sąnaudų struktūros analizė per visą projekto gyvavimo ciklą

Supratimas, kas lemia išlaidas, padeda pirkimų komandoms geriausiai panaudoti savo lėšas. Naudojant 3D spausdinimą, nereikia mokėti už įrankius, todėl vieno pavyzdžio gamyba yra pigi. Tačiau vienos detalės kaina išlieka beveik ta pati, nesvarbu, kiek jų perkama, nes kiekvienai detalei reikia skirti savo gamybos laiko.

CNC apdirbimui iš anksto reikia įvesti kodą ir tvirtinimo elementus, tačiau didėjant pagamintų detalių skaičiui, detalės kaina labai sumažėja. Kai yra daugiau nei 25–30 panašių detalių, apdirbimas dažnai yra pigesnis nei spausdinimas, ypač kai atsižvelgiama į geresnes medžiagų savybes ir matavimų tikslumą.

Kaip nuspręsti, kuris gamybos metodas atitinka jūsų B2B projekto poreikius

Pirmiausia apibrėžkite projektui būdingus reikalavimus

Aiškumas yra pirmas žingsnis sėkmingų gamybos santykių link. Prieš prašydami kainų pasiūlymų, inžinierių komandos turėtų užsirašyti šešias svarbias detales: reikiamus matmenų tolerancijas, numatomus gamybos kiekius, medžiagų specifikacijas su našumo reikalavimais, biudžetą, projekto terminų tikslus ir visus reikalingus pramonės sertifikatus.

Kai bandymų laboratorijos sertifikuoja automobilių salonų detales, jos turi galvoti apie kitus dalykus nei tada, kai karinės komandos tvirtina skrydžiams itin svarbias detales. Siūlome sukurti poreikių lentelę, kurioje būtų parodyta, koks svarbus kiekvienas veiksnys jūsų paraiškai.

Gamybos laiko ir sąnaudų efektyvumo rodiklių vertinimas

Numatomas kiekvienos technologijos gamybos laikas labai skiriasi. Paprastų formų prototipus SLA spauda gali pagaminti per tris–penkias darbo dienas. CNC apdirbtų metalinių detalių pagaminimas paprastai trunka 10–15 darbo dienų, įskaitant medžiagų gavimą, mašinų nustatymą ir kokybės kontrolės taisyklių laikymąsi.

Iš pradžių sąnaudų efektyvumas yra daugiau nei vien kaina. Apdorotoms detalėms paprastai nereikia jokio papildomo apdailos. Jos yra paruoštos surinkimui ir bandymui, o jų mechaninės savybės yra tinkamos galutiniam naudojimui. Prieš pradedant gamybą, spausdintų pavyzdžių paviršius gali tekti apdoroti, sustiprinti ar net pakeisti apdirbtomis versijomis.

Tiekėjų pajėgumai ir sertifikavimo reikalavimai

Viešųjų pirkimų srityje dirbantys žmonės turėtų užtikrinti, kad jų verslo partneriai atitiktų tinkamus kokybės standartus. Medicinos prietaisų prototipai paprastai turi atitikti ISO 13485 standartą, orlaivių dalys gali būti sertifikuotos pagal AS9100 standartą, o automobilių pramonės tiekėjai paprastai tikisi IATF 16949 registracijos.

Taip pat labai svarbu įvertinti techninius įgūdžius. Ar paslaugų teikėjas gali valdyti abi technologijas ir leisti naudoti hibridinius metodus? CNC apdirbimo paslaugos kada jie yra prasmingi? Ar jie atlieka projektavimo gamybai (DFM) peržiūras, kurios užtikrina, kad detalės forma būtų tobula prieš ją pagaminant? Šie dalykai skiria tikrus gamybos partnerius nuo sandorių sudarymo paslaugų teikėjų.

Kai hibridinės gamybos metodai optimizuoja rezultatus

Abiejų įrankių sumanus derinimas yra naudingas strateginiams projektams. Padėjome dronų gamintojams 3D spausdinti aerodinaminius aptakus su organinėmis formomis ir CNC staklėmis pagamintus metalinius variklių laikiklius, kurie turi idealiai tikti guoliams. Šis metodas išnaudoja geriausias kiekvieno metodo savybes, o ne verčia žmones susitaikyti.

Robotų gamintojai dažnai spausdina sudėtingus jutiklių korpusus, kad įsitikintų, jog jie tinka ir atrodo tinkamai. Tada jie galutines gamybos versijas apdirba iš inžinerinės klasės ABS, kad jos būtų atsparesnės smūgiams. Šis žingsnis po žingsnio metodas leidžia pasiekti pusiausvyrą tarp augimo greičio ir naudingo našumo poreikių.

Realaus pasaulio atvejų analizės ir atsiliepimai

CNC apdirbimas užtikrina tikslumą ir ekonomiškumą

Pas mus kreipėsi pirmos pakopos automobilių tiekėjas ir paprašė patikrinti 200 aliuminio pavarų dėžių korpusų, kad įsitikintume jų teisingumu. Iš pradžių 3D spausdinimo ant metalo kainos buvo daug didesnės, nei buvo įmanoma numatyti pagal biudžetą. Mes siūlėme CNC pjovimą iš 6061-T6 aliuminio, kuris leistų svarbioms tvirtinimo vietoms taikyti ±0.003 colio tolerancijas. Projektas buvo baigtas laiku ir neviršijant biudžeto, o apdirbti pavyzdžiai turėjo tokias pačias mechanines savybes kaip ir gamybinės dalys. Tai reiškė, kad juos buvo galima naudoti patvirtinimui, nereikalaujant jų gaminti iš naujo.

Skrydžių inžinierių grupei reikėjo titano 5 klasės laikiklių, kad galėtų pritvirtinti naudingąjį krovinį prie bepiločių orlaivių (UAV). Konstrukcijoje buvo numatytos ertmės, kurios užtikrino konstrukcijos tvirtumą esant 8G pagreičio apkrovoms, tuo pačiu sumažinant svorį. CNC apdirbimo būdu pagamintos dalys atitiko AMS standartus ir turėjo medžiagų sertifikatus, kuriuos buvo galima įrodyti. Tačiau adityvių metodų taikymas negalėjo garantuoti laiku.

3D spausdinimas, leidžiantis greitai kurti prototipus ir sudėtingas geometrijas

Vartojimo prekių srityje veikiančiam klientui, gaminančiam išmanųjį garsiakalbį, reikėjo 15 dizaino pakeitimų, kad būtų pasiekta geriausia garso kokybė ir išvaizda. Naudojant SLA spausdinimą ir CNC apdirbimo paslaugos, vos per kelias dienas pagaminome kelis pavyzdinius korpusus, o tai leido atlikti greitus bandymus. Kadangi buvo labai sunku surinkti, sudėtinga vidinė briaunų konstrukcija, laikanti garsiakalbio dalis vietoje, būtų buvusi per brangi.

Medicinos prietaisų įmonė, gaminusi ergonomišką chirurginio įrankio rankeną, turėjo ją išbandyti su žmonėmis, turinčiais skirtingo dydžio rankas. Per savaitę SLS nailono spauda pagamino veikiančius prototipus, kurie leido gydytojams teikti komentarus kūrimo metu. Palyginti su standartiniais pjovimo metodais, šis greitas iteracijų ciklas sutrumpino jų pateikimo į rinką laiką keliais mėnesiais.

Praktiniai patarimai, kaip dirbti su CNC apdirbimo paslaugų teikėjais

Tikslių kainų užklausa ir dažniausiai pasitaikančių klaidų vengimas

Išsamios specifikacijos leidžia nustatyti tikslias kainas ir išvengti vėlavimų. Pateikite 3D CAD failus originaliu arba STEP formatu, 2D brėžinius su GD&T išvardijimais svarbioms savybėms, medžiagų specifikacijas, pvz., klasę ir atsparumą, reikalingą kiekį su galimais būsimais kiekiais, reikalingą gamybos laiką ir visus reikalingus sertifikatus.

Kai kurios dažnos klaidos yra nepakankamai informacijos apie tolerancijas pateikimas, paviršiaus apdailos standartų praleidimas ir naudingų paviršių neatskyrimas nuo estetinių paviršių. Pasitaikė atvejų, kai projektai buvo stabdomi savaitėmis, nes pirkimų komanda manė, kad galioja standartiniai apribojimai, kai iš tikrųjų jie nebuvo taikomi.

Dizaino optimizavimas siekiant gamybos ir sąnaudų taupymo

Kai projektavimas naudojamas gamybos koncepcijoms, išlaidos labai sumažėja. Standartinės frezavimo formos panaikina nestandartinių įrankių gamybos išlaidas. Tinkamai parinktos kampų kreivės apsaugo įrankius nuo lūžių ir pagerina paviršiaus apdailą. Lengvai pasiekiamos detalės leidžia sumažinti nustatymų skaičių. Tai sutrumpina rašymo ir tvarkymo laiką.

Siūlome nemokamas DFM apžvalgas, kurios padeda rasti galimybes dar prieš pradedant darbą. Paprasti pakeitimai, pavyzdžiui, kišenių kampų keitimas, kad jie atitiktų turimus įrankio spindulius ar skylių dydžius pagal standartinius grąžtų ilgius, dažnai gali sumažinti išlaidas nepakenkiant naudingumui.

Lūkesčiai iš „visiškai paruoštų“ CNC apdirbimo paslaugų

Profesionalūs gamintojai siūlo platų paslaugų spektrą, ne tik metalo pjovimą. Galite tikėtis gauti medžiagas su patvirtintomis frezavimo bandymų ataskaitomis, griežtus kokybės patikrinimus naudojant tikslius matavimo įrankius, išsamias pirmojo gaminio patikros ataskaitas, kuriose nurodoma atitiktis matmenims, ir kruopščiai supakuotas dalis, kad jos būtų apsaugotos transportavimo metu.

„BOEN Prototype“ yra sertifikuota pagal ISO 9001 standartą, o visi jos projektai atitinka orlaivių kokybės standartus. Paprašius, mūsų patikrinimo įrašuose pateikiami svarbių savybių matavimai, medžiagų sertifikatai, siekiantys pradinio frezavimo proceso, ir paviršiaus apdailos matmenys. Šie dokumentai suteikia pirkimų komandoms įrodymus, kurių joms reikia jų pačių patvirtinimo procesams.

Išvada

Pasirinkimas tarp CNC apdirbimo ir adityvinės gamybos priklauso nuo to, kaip gerai galima subalansuoti tikslumo, medžiagų eksploatacinių savybių, produkcijos skaičiaus ir projekto terminų poreikius. CNC apdirbimo paslaugos siūlo aukščiausią tikslumo lygį, medžiagų universalumą ir mechanines savybes, būtinas praktiniams bandymams ir mažos apimties gamybai. 3D spausdinimas geriausiai veikia ankstyvajame projektavimo etape, kai svarbiausia yra iteracijos greitis ir formų sudėtingumas. Strategijos kūrėjai žino, kad šios dvi technologijos veikia kartu, o ne viena prieš kitą, ir naudoja kiekvieną iš jų ten, kur ji gali geriausiai padėti projektui pasiekti jo tikslus. Pirkimo komandos žino šiuos skirtumus, todėl gali priimti sprendimus, kurie vienu metu pagerina kokybę, punktualumą ir biudžetą.

DUK

Ar CNC apdirbimą ir 3D spausdinimą galima sujungti viename projekte?

Žinoma. Hibridiniai metodai sumaniai išnaudoja geriausias abiejų technologijų savybes. Kai apdirbame pagrindines plokštes ir konstrukcines dalis, kurios turi būti labai tikslios ir tvirtos, dažnai naudojame 3D spausdinimą tokiems dalykams kaip sudėtingi dangčiai ar dekoratyvinės dalys, kur dizaino laisvė yra svarbesnė už medžiagų savybes. Toks derinys užtikrina geriausią kainos ir kokybės santykį visose dalyse.

Kokie yra tipiniai CNC apdirbimo ir 3D spausdinimo gamybos terminai?

Priklausomai nuo geometrijos sudėtingumo ir pasirinktos spausdinimo technologijos, 3D spausdinti prototipai paprastai išsiunčiami per 3–7 darbo dienas. CNC apdirbtų detalių pagaminimas paprastai trunka 10–15 darbo dienų, įskaitant medžiagų gavimą, įrenginių nustatymą ir kokybės patikrinimą. Kai darbą reikia atlikti greitai dėl jo svarbos, skubios paslaugos gali sutrumpinti šį laiką.

Kaip užtikrinti kokybę, kai tiekiu dalis tarptautiniu mastu?

Įsitikinkite, kad tiekėjai turi bent ISO 9001 sertifikatą, taip pat konkrečiai pramonei skirtus sertifikatus, atitinkančius jūsų taikymo poreikius. Prieš pradedant visapusišką gamybą, turėtumėte paprašyti pirmojo elemento patikrinimo įrašų, kurie įrodytų, kad matmenys atitinka reikalavimus. Nedelsdami nustatykite aiškias bendravimo ir kokybės priėmimo taisykles ir, jei reikia, apsvarstykite galimybę pasinaudoti trečiųjų šalių patikros paslaugomis svarbioms dalims.

Pradėkite savo kitą projektą BOEN Prototype

Tinkamo CNC apdirbimo paslaugų teikėjo pasirinkimas gali nulemti projekto sėkmę arba nesėkmę, o vėlavimai gali kainuoti daug pinigų. „BOEN Prototype“ palaiko visą jūsų produkto kūrimo procesą, derindama galingą daugiaašį apdirbimą su plačiu adityvinės gamybos technologijų spektru. Mūsų inžinierių komanda padeda atlikti DFM, pasirinkti medžiagas ir užtikrinti, kad kokybės kontrolės metodai atitiktų aukščiausius verslo standartus. Turime įgūdžių ir patikimumo, kurių reikia jūsų projektams, nesvarbu, ar jiems reikia greito kūrimo, kad būtų užtikrintas projekto veikimas, ar tikslios gamybos funkciniams bandymams. Susisiekite su mūsų komanda adresu contact@boenrapid.com aptarti Jūsų unikalius poreikius ir gauti pilną kainos pasiūlymą.

Nuorodos

Kalpakjian, S. ir Schmid, SR (2020). Gamybos inžinerija ir technologijos (8-asis leidimas). „Pearson Education Limited“.

Gibson, I., Rosen, D. ir Stucker, B. (2021). Priedinės gamybos technologijos: 3D spausdinimas, greitas prototipų kūrimas ir tiesioginė skaitmeninė gamyba (3-iasis leidimas). Springer.

Groover, MP (2019). Šiuolaikinės gamybos pagrindai: medžiagos, procesai ir sistemos (7-asis leidimas). John Wiley & Sons.

Amerikos mechanikos inžinierių draugija. (2018). ASME Y14.5-2018: Matmenų nustatymas ir tolerancijos. ASME International.

Deutsches Institut für Normung. (2019). DIN 4760: Geometrinės gaminio specifikacijos – paviršiaus tekstūra. Beuth Verlag GmbH.

SAE International. (2021). AMS 4911: Titano lydinys, lakštai, juostelės ir plokštės, atkaitintos 6Al-4V. SAE standartų leidiniai.