Mun þrívíddarprentuð málmstimplun lifa af framleiðsluferlinu þínu?

Hvað er í raun og veru þrívíddarprentuð málmstimplunarmatur

Ímyndaðu þér að sleppa vikum af leiðtíma CNC vinnslu og prenta í staðinn nákvæma dýnu rúmfræði sem þú þarft á einni nóttu. Sú atburðarás vekur mikinn áhuga á aukefnumframleiðsla fyrir stimplunarverkfæri, allt frá bílskúraverkstæðum sem mynda álfestingar til bílarannsóknastofa sem stimpla ofurhá-styrkt stál.

En hugtakið sjálft getur þýtt mjög mismunandi hluti eftir því hvern þú spyrð. Svo skulum við jarða þetta skýrt áður en farið er dýpra.

Hvað er þrívíddarprentað málmstimplunarmatur

Þrívíddarprentað málmstimplunarmót er mótunarverkfæri sem framleitt er með aukefnaframleiðslu - annaðhvort úr verkfræðilegum fjölliðum eða málmdufti - sem er hannað til að móta málmplötuhluta undir pressukrafti, skipta um eða bæta við hefðbundnum verkfærum.

Sú skilgreining spannar vítt svið. Á öðrum endanum finnurðu áhugamenn og frumgerðateymi sem prenta fjölliðamót úr efnum eins og PLA, næloni eða kolefnis-trefjasamsetningum á borðtölvur FDM vélar. Þessar þrívíddarprentuðu málmplötur virka vel til að mynda þunnt ál eða kopar með litlum-krafti. Á hinum endanum framleiða iðnaðarnotendur raunverulegar málmdeyjur með laserduftbeðsbræðsluferlum - sem almennt er kallað DMLS eða SLM - með því að nota verkfærastál eða maraging stálduft. Eins og Protolabs útskýrir, eru DMLS og SLM í meginatriðum sama leysir duft bed fusion tækni þrátt fyrir mismunandi skammstafanir; bæði bræða málmduft að fullu lag fyrir lag til að búa til þétta, virka hluta.

Aðgreiningin skiptir máli vegna þess að fjölliða málmplata og málm-prentuð gegna í grundvallaratriðum mismunandi hlutverkum. Fjölliðamót virka sem hraðmyndandi verkfæri fyrir löggildingu rúmfræði og stuttar keyrslur. Þrívíddarmót úr málmi virka sem framleiðslu-innskot sem getur stimplað þúsundir hluta. Rannsóknir við Oakland háskóla prófuðu til dæmis húðuð 3D-prentuð málminnskot á móti hefðbundnum D2 verkfærastálinnskotum meðstimpla 50.000 hluta úr 1-mm-þykku DP980 ofursterku stáli- og báðir stóðu sig vel og engar verulegar rispur á mynduðu sýnunum.

Af hverju aukaverkfæri eru að ná tökum

Hefðbundin mótaframleiðsla felur í sér að smíða efnivið og fjarlægja síðan mikið efni með CNC vinnslu - er dýrt og tímafrekt ferli-, sérstaklega fyrir flóknar rúmfræði. Aukaframleiðsla snýr þeirri jöfnu við. Þú byggir aðeins þá rúmfræði sem þú þarft, lag fyrir lag, og útilokar mestan efnisúrgang.

Kostirnir ná lengra en efnissparnaður. Samkvæmt Thomas Eberius fráAachen miðstöð fyrir viðbótarsmiðjun, AM leiðir til betri hringrásartíma og minni orkunotkunar, sem hjálpar framleiðendum að auka framleiðslumagn og koma vörum á markað hraðar. Hann áætlar að tæknin gæti komist inn í 50-60% af þýska verkfæramarkaðinum þegar ættleiðingaraðferðir þroskast, með öðrum svæðum í Evrópu, Asíu og Norður-Ameríku á svipaðri braut.

Fyrir smærri teymi er áfrýjunin enn skjótari. Þrívíddarprentari fyrir verkfæri útilokar þörfina á að útvista einföldum málmpressunarverkfærum og styttir afgreiðslutíma úr vikum upp í klukkustundir. Hvort sem þú ert að sannreyna rúmfræði stimplaðs hluta áður en þú skuldbindur þig til framleiðsluverkfæra eða keyrir stutta lotu af mynduðum íhlutum, þá býður aukverkfæri upp á hraðari leið.

Þessi leiðarvísir fjallar um allt litrófið - frá fjölliða skrifborðsmótum fyrir þrívíddarplötur fyrir áhugamenn sem myndast í gegnum iðnaðarmálm-prentuð innlegg sem eru metin fyrir tugþúsundir smella. Raunverulega spurningin er ekki hvort tæknin virki. Það er hvaða nálgun passar við sérstakar kröfur þínar um efni, rúmmál og gæða.

Þrívíddarprentunartækni notuð til að stimpla deyja

Hvaða íblöndunarferli framleiðir í raun tening sem þolir mótunarkrafta án þess að sprunga við fyrsta högg? Svarið fer eftir því hvort þú þarft ahraðvirk 3d myndunartækifyrir handfylli af hlutum eða endingargott málmmót sem smíðað er til að endast þúsundir pressunarlota. Tveir aðskildir tækniflokkar þjóna þessum þörfum og þeir virka á ólíkan hátt.

Polymer 3D prentunartækni fyrir mótunarverkfæri

Fjölliða-þrívíddarprentun gefur þér hröðustu leiðina frá CAD skrá yfir í virkt stimplunarverkfæri. Tvö ferli ráða yfir þessu rými:

FDM (Samsett útstreymismódelering)bræðir hitaþráða þráðinn í gegnum upphitaðan stút og setur hann lag fyrir lag. Til notkunar á töppum veita efni eins og nylon, ABS, PETG og kolefnis-trefja-styrkt samsett efni þann þrýstistyrk sem þarf til að mynda þunnt-málmplötu. SemThe Fabricator athugasemdir, FDM nær besta jafnvægi kostnaðar, hraða, styrks og aðgengis fyrir mótunarverkfæri. Þú getur styrkt prentað verkfæri með innbyggðum málmplötum, töppum eða boltum og búið til sérsniðna deyja á klukkustundum frekar en dögum.

Viðskiptin? FDM hlutar eru anisotropic - sterkari meðfram laglínum (X og Y ás) en veikari þvert á þá (Z ás). Prentstefna skiptir gríðarlega miklu máli fyrir 3d málmmyndunarverkfæri. Stilltu sterkustu stefnuna við ásinn sem tekur myndandi álag, og þú munt lengja líf deyja verulega.

SLA (Stereolithography)notar UV leysir til að lækna fljótandi plastefni, framleiðir hluta með einstakri yfirborðsáferð og þéttum vikmörkum (±0,05–0,13 mm samkvæmt ferlisamanburði MakerStage). Þessi yfirborðsgæði flytjast beint til mótaðra hluta þinna. Hins vegar eru flest SLA plastefni brothætt við endurtekið þjöppunarálag, sem gerir þau illa hæf til stimplunar sem fela í sér högg eða mikið tonn. SLA virkar best fyrir lág-upphleypingu eða einnota- rúmfræðistaðfestingu þar sem yfirborðsupplýsingar skipta meira máli en endingu.

Þrívíddarprentunartækni úr málmi fyrir framleiðsludeyjur

Þegar fjölliða mun ekki lifa af kraftana sem taka þátt, fer framleiðsla á málmaaukefnum inn í. Þessir aðferðir framleiða fullkomlega þéttar málmdeyjur sem geta raunverulega framleiðsluvinnu.

DMLS/SLM (Laser Powder Bed Fusion)notar há-afl leysir - venjulega 200 til 1.000 vött - til að bræða málmduft að fullu í óvirku gasklefa og byggja upp deygjuna lag fyrir lag við 20–60 µm upplausn. Eins og Sodick útskýrir eru DMLS og SLM í meginatriðum sami tækniflokkur - nafnamunurinn er að mestu sögulegur. Nútíma kerfi ná meiri en 99,5% þéttleika, sem framleiða deyjur með vélrænni eiginleika sem uppfylla eða fara yfir smíðuð jafngildi. Fyrir verkfæraframleiðendur styður LPBF verkfæra-efni eins og H13, maraging stál og Inconel og gerir flóknum innri eiginleikum kleift að vinna á hefðbundinn hátt.

Brennsluvél með límhúðuntekur hraðari en minna beina nálgun. Í stað þess að leysir-bræðsluduft setur það fljótandi bindiefni lag fyrir lag, sem skapar "grænan" hluta sem fer síðan í gegnum afbindingu og ofnsinnrun. Prentskrefið er fljótlegt og vélarnar kosta minna fyrirfram. Málið er hærra porosity og hugsanleg víddarrýrnun við sintrun, sem gerir það að verkum að erfiðara er að halda þéttum vikmörkum. Fyrir stimplingar sem krefjast endurtekinna hárra-álagsálags, mistekst bindiefnisstraumur yfirleitt án mikillar eftirvinnslu-.

Málmur FFF (Bundin málmútfelling)pressar út málm-fjölliða samsettan þráð, bindur síðan og hertar hlutinn í fastan málm. Kerfi frá Desktop Metal og Markforged starfa í venjulegu verslunarumhverfi án lauss dufts eða óvirks gass. Varahlutir kosta 5–10x minna en DMLS fyrir sambærilega rúmfræði, þó þéttleiki (96–99%) og þol séu lægri. Fyrir þrívíddarprentara fyrir verkfæri á aðgengilegum verðstöðum býður Metal FFF upp á hagnýtan aðgang að málmmótaframleiðslu fyrir stimplun með litlum-magni.

Hver tækni er á öðru svæði í kostnaði-á móti-endingarrófinu. Rétt val fer minna eftir því hvaða ferli hljómar áhrifamesta og meira af því hvaða málmplötur þú ert að móta, hversu marga hluta þú þarft og hvaða yfirborðsgæði umsókn þín krefst - þátta sem koma niður á efnisvali.

Efnisvalsskilyrði fyrir þrívíddarprentaða teygjur

Að velja þrívíddarprentunartækni er aðeins hálf jafnan. Efnið sem þú setur inn í vélina ákvarðar hvort teygjan þín lifir af tíu högg eða tíu þúsund. Frekar en að flokka valkosti eftir vörumerkjum eða gerð prentara er skynsamlegra að skipuleggja þá eftir því sem forritið þitt krefst í raun og veru: hversu mikið afl teningurinn þarf að standast, hvaða yfirborðsgæði þú þarft á myndaða hlutanum og hversu marga hluta þú ætlar að stimpla.

Fjölliðaefnisvalkostir og takmörk þeirra

Polymer deyjur virka sem hraður málmplötur þegar kraftar haldast lágir og rúmmál haldast lítið. Hvert efni hefur mismunandi frammistöðuþrep:

PLAer auðveldast að prenta og stífasta sameiginlega þráðinn, með togstyrk 50–60 MPa og stuðullinn 3,5 GPa. Þessi stífleiki hjálpar því að halda löguninni undir þrýstiálagi. Aflinn? PLA er brothætt - það brotnar frekar en afmyndast - og mýkist um 55 gráður. Núningshiti frá endurteknum pressulotum mun rýra hann hratt. Notaðu það aðeins fyrir eins{10}}stafa framleiðslu í þunnri ál- eða koparpappír.

ABSveitir hrástyrk (35–40 MPa tog) fyrir betri seigju og hærra hitabeygjuhitastig um 95 gráður. Það gleypir högg án þess að sprunga eins og PLA gerir, sem gerir það fyrirgefnara við endurtekið mótunarálag. Sanngjarnt val fyrir léttar-málmpressumót sem þurfa að lifa af hóflega framleiðslu.

PETGsitur á milli PLA og ABS - stífari en ABS við u.þ.b. 2,0–3,0 GPa stuðull, harðari en PLA og auðvelt að prenta. 70 gráðu hitabeyging hans gerir það að verkum að það hentar fyrir deyja sem munu ekki upplifa verulega núningshitun.

Nylon (PA6/PA12)er vinnuhesturinn fyrir hagnýt fjölliðaverkfæri. Með togstyrk upp á 60–80 MPa, framúrskarandi höggþol og hitabeygju yfir 120 gráður, ræður nylon mun betur við endurteknar þjöppunarlotur en PLA eða ABS. Sjálf-smyrjandi yfirborðið dregur úr núningi gegn málmplötum. Gallinn er rakagleypni - þurrkaðu þráðinn þinn fyrir prentun, annars skilar teningurinn illa.

Kolefnis-trefja samsett efni (CF-nýlon)ýta fjölliða deyjum í átt að loftinu. Stífleiki fer í 6–10 GPa, togstyrkur nær 80–100+ MPa og hitasveigja nær 150–160 gráðum. Þessar samsettu deyjur standast aflögun undir álagi sem myndi mylja venjulegt nylon. Þeir þurfa hertu stálstút til að prenta og kosta talsvert meira, en til að mynda mildt stál allt að um 0,6 mm eru þeir efri mörk þess sem fjölliða málmmyndandi mótar geta séð um.

SLA kvoðaskara fram úr í yfirborðsáferð frekar en endingu. Stíft 10K plastefni nær 88 MPa togstyrk og 10 GPa stífleika, en mikill stökkleiki þess (skorinn Izod aðeins 20 J/m) gerir það að verkum að það sprungur-við endurtekna stimplun. Reserve SLA teygjur fyrir upphleyptingu, myntmyndun eða einnota- rúmfræðiathugun þar sem yfirborðsupplýsingar flytjast beint á mótaðan hluta.

Val á málmdufti fyrir endingargóða deyjur

Þegar fjölliða getur ekki lifað af kraftana sem um ræðir, veita málmduft sem prentað er með laserduftbeðssamruna eða bundnu málmútfellingu framleiðslu-verkfæri. Efnislandslagið hér kortleggst beint á hefðbundið stálstál:

Margamalt stál (MS1/18Ni-300)er algengasti kosturinn fyrir prentaða stimplun. Eftir aldurs-herðandi hitameðferð nær það 50–55 HRC hörku með framúrskarandi seigleika. Það vélar og EDM-lýkur auðveldlega eftir-prentun, sem gerir það hagnýtt fyrir plötur sem þurfa þétt yfirborðsvikmörk. Margamalt stál hentar miðlungs-til-miklu-magni stimplunar á mildu stáli og áli.

Verkfærastál (H13, H11)skila slitþolinu sem allir verkfærasmiðir þekkja.H13 og H11 sameina mikinn styrk og framúrskarandi tæringarþol, sem gerir þau tilvalin fyrir heita-vinnu eða móta sem mynda slípandi há-sterkt stál. Prentun H13 krefst varkárrar hitastjórnunar til að koma í veg fyrir sprungur, en mótunin sem myndast virkar sambærileg við smíðuð jafngildi þess.

Ryðfrítt stál (316L, 17-4 PH)býður upp á tæringarþol og góða vélræna eiginleika á lægri verði en verkfærastál. 17-4 PH, úrkomu-herðingarstig, nær hörku allt að 40 HRC eftir hitameðferð. Það virkar vel til að mynda ryðfría plötu eða starfa í ætandi umhverfi, þó slitþol þess sé minna en sérstakt verkfærastál fyrir mikið-magn.

Inconel (718/625)meðhöndlar erfiðar aðstæður - hár-hitastimplun, mótun ofurblendiplötur eða notkun sem felur í sér ætandi umhverfi. Hár-styrkur og tæringarþolnir-eiginleikar gera það hagkvæmt þar sem önnur stálstál myndi mýkjast eða tærast. The málamiðlun er kostnaður og machinability; Inconel deyjur eru dýrar í prentun og erfiðar í frágang.

Samsvörun efnis við umsóknarkröfur

Í stað þess að velja sterkasta eða ódýrasta valkostinn skaltu passa efnið við fjóra lykilákvörðunarþætti þína. Notaðu þennan gátlista sem upphafsramma:

• Myndunarkraftur undir 5 kN, þunn ál- eða koparpappír:PLA eða PETG (lægsti kostnaður, hraðasti afgreiðslutími)
• Myndunarkraftur 5–20 kN, mildt stál allt að 0,6 mm:Nylon eða CF-Nylon samsett efni (besta hlutfall styrkleika-til-kostnaðar í fjölliðu)
• Yfirborðsfrágangur mikilvægur, mjög lítið magn:SLA stíft 10K plastefni (flytur smáatriði, einn-notkun)
• Myndunarkraftur yfir 20 kN, meðal-til-mikið rúmmál:Margamalt stál eða H13 verkfærastál (ending í framleiðslu-gráðu)
• Ætandi umhverfi eða ryðfrítt blað sem myndast:17-4 PH ryðfrítt eða Inconel (efnaþol án þess að fórna hörku)
• Framleiðslumagn undir 100 hlutum:Polymer deyjur bjóða upp á besta kostnaðarkostinn
• Framleiðslumagn 100–10.000 hlutar:Málmprentaðir-matar verða hagkvæmir þegar skipt er um tíðni þátta
• Framleiðslumagn yfir 10.000 hlutar:Metið málm-prentað mót á móti hefðbundnum vélknúnum verkfærum fyrir hvern-hluta

Hafðu í huga að efnisval mótar beint hversu lengi deyjan þín endist og hvernig hún mistekst að lokum. CF-Nylon deyja gæti skilað 200 fullkomnum hlutum áður en yfirborðsslit rýrir gæði, á meðan margrindur stálmótur heldur umburðarlyndi í 50.000 lotur. Þessi mismunur á líftíma - og tilteknu bilunarhamur sem knýr þá - ákvarðar hvort efnisval þitt hafi verið það rétta fyrir framleiðsluna sem framundan er.

Samhæfni við 3D prentað verkfæri

Matarefnið þitt segir aðeins hálfa söguna. Hinn helminginn? Það sem þú ert í raun og veru að mynda. Kolefnis-trefja nælonmót sem bregst í gegnum 0,5 mm ál mun sprunga við fyrstu kynni við 1,0 mm ryðfríu stáli. Málmplatan sjálft - hörku þess, þykkt og teygjanleg hegðun - ræður því hvort þrívíddarprentaður teningur er hagnýtt málmplötumótunartæki eða uppskrift að sóun á tíma og brotnu plasti.

Hvernig hörku málmplata hefur áhrif á hagkvæmni deyja

Hörku ákvarðar hversu mikinn kraft blaðið þolir við mótun og sá kraftur flytur beint inn í teygjuna þína. Mjúkir málmar eins og dauður-mjúkur kopar og 1100-röð ál gefa um 35–70 MPa. Milt stál (AISI 1018/1020) hoppar upp í 250–350 MPa uppskeruþol. Ryðfrítt stál (304/316) þrýstir enn lengra, með uppskerustyrk upp á 200–290 MPa í glæðu ástandi en marktækt meiri vinnu-herðingarhraða sem eykur álag eftir því sem mótun líður. Há-styrkt stál - eins og DP980 og bórstál sem notað er í bílaframkvæmdir - ná afrakstursstyrk yfir 600 MPa.

Hvað þýðir þetta fyrir val á teygju? Fjölliðamót þolir mótunarálagið sem myndast af mjúku áli vegna þess að lakið gefur eftir áður en mótið verður fyrir hættulegu þjöppunarálagi. Milt stál krefst verulega meiri krafts til að afmyndast, ýta fjölliða deyjum í átt að álagsmörkum sínum, jafnvel á þunnum mæli. Ryðfrítt stál og há-styrkt stál mynda myndunarkrafta sem fer yfir fjölliða þjöppunargetu í næstum öllum hagnýtum atburðum.

SemFramleiðandinn útskýrir, mildt stál og mjúkt ál eru mun sveigjanlegri en há-styrkur efni, sem hefur bein áhrif á mótunarkrafta og lágmarksbeygjuradíus sem taka þátt. Hærra kolefnisinnihald í stáli eða meiri hörku í áli dregur úr sveigjanleika og mótunarhæfni, eykur nauðsynlegan kraft og lágmarksradíus sem hægt er að framleiða. Þessi kraftaukning er það sem ýtir þér frá fjölliðaverkfærum yfir í málm-prentaðar eða hefðbundnar plötur.

Málarþykktar og mótunarkraftstengsl

Þykkt margfaldar kraftþörf ó-línulega. Tvöföldun plötuþykktar tvöfaldar ekki einfaldlega tonnafjöldann - heldur fjórfaldar hún gróflega fyrir beygjuaðgerðir, þar sem myndun krafts mælist með veldi efnisþykktar í flestum þrýstimálmmyndandi jöfnum. Fjölliðamót sem myndar þægilega 0,5 mm ál getur bilað skelfilega við 1,5 mm af sama efni, jafnvel þó að málmgerðin hafi ekki breyst.

Hér er hagnýt leið til að hugsa um það. Málmplötur sem almennt eru notaðir við stimplun eru á bilinu 0,005 til 0,249 tommur (um 0,13 til 6,3 mm). Við þunna endann haldast mótunarkraftar nógu lágir fyrir fjölliðaverkfæri yfir flesta málma. Í þykka endanum krefst jafnvel álplata krafta sem aðeins málm-prentuð eða hert stálmót geta haldið uppi.

Mikilvægur þröskuldur fyrir fjölliða FDM deyjur hefur tilhneigingu til að lenda í kringum:

• Álblöndur:allt að 1,0–1,5 mm (fer eftir hörku álfelgur og hversu flókin rúmfræði er)
• Kopar og kopar:allt að 0,8–1,0 mm
• Milt stál:allt að 0,5–0,8 mm (með há-samsettum þráðum)
• Ryðfrítt stál:almennt ekki framkvæmanlegt með fjölliða deyjum, óháð fyllingarþéttleika

Fyrir utan þessi viðmiðunarmörk eru þrýsti- og skurðarkraftar við mótun meiri en það sem jafnvel 100% áfylling kolefnis-trefja nælon þolir án þess að mylja yfirborðið eða lagaflögun. Þú munt taka eftir því að teningurinn byrjar að afmyndast áður en blaðið gefur - skýrt merki um að þú hafir farið yfir getu verkfæra.

Vor-Aðferðir um endurgreiðslu

Sérhver myndaður málmhluti fjaðrar aftur í átt að upprunalegu flata lögun sinni þegar þrýstikrafturinn losnar. Vor-bak er losun teygjanlegrar teygju og það skalast beint með frákaststyrk efnisins. Mjúkt ál gæti spratt 1–2 gráður til baka í einfaldri beygju, en ryðfríu stáli eða há-sterku stáli getur spratt aftur 5–10 gráður eða meira með sömu rúmfræði.

Fyrir þrívíddarprentaðar teninga þýðir fjöðrunar-bakbót að yfir-beygja - að hanna teninginn til að mynda blaðið framhjá markhorninu svo það slaki aftur í rétta stöðu. Vinnustykki úr málmplötu með 2 gráðu fjöðrun-aftur krefst högghorns sem er að minnsta kosti 2 gráður skarpara en markmiðið til að gera grein fyrir þessari teygjanlegu bata. Þegar radíus eykst miðað við efnisþykkt eykst fjaðrið-aftur enn frekar, stundum verulega.

Skaðabótaaðferðir eru mismunandi eftir gerð deyja:

• Fjölliða deyr:Þar sem þeir eru ódýrir og fljótir að endurprenta þá geturðu endurtekið það fljótt. Prentaðu, mótaðu, mældu gorma-bakhornið, stilltu síðan CAD líkanið þitt og endurprentaðu. Þessi prufu--og-villuaðferð virkar vel vegna þess að hver endurtekning kostar lágmarks tíma og efni.
• Málm-prentaðar teygjur:Endurtaktu í fjölliðu fyrst í naglafjöðrun-bakuppbótar, farðu síðan í málmprentun með leiðréttri rúmfræði. Það er dýrt að endurvinna málmprentaða-teygju, svo það skiptir máli að ná réttu horninu fyrirfram.
• Hár-afrakstursstyrkur-efni:Íhugaðu afléttar rúmfræði teninga með 78 eða 73 gráðu hornum sem fylgja með, sem leyfa dýpri innsnúningi kýla til að sigrast á fjöðrum-baki án truflana á milli teningaflata og efnis.

Kornastefna málmplötunnar hefur einnig áhrif á bæði mótunarkraft og fjöðrun-til baka. Minni beygjukraftur til að mynda með korninu (lengdar) vegna þess að sveigjanleiki teygir sig auðveldlega í þá átt, en langsbeygja eykur hættuna á yfirborðssprungum og krefst stærri beygjuradíus. Myndun þvert á kornið (þvermál) eykur tonnafjölda en tekur við þéttari radíus. Þegar þú hannar þrívíddarprentaða tening skaltu ganga úr skugga um hvort eyðurnar þínar muni stefna með eða á móti korninu og stærð radíus teningsins og uppbótarhornið í samræmi við það.

Vertu heiðarlegur við sjálfan þig þegar þú lest þessa töflu. „Marginal“ færslurnar þýða að árangur veltur að miklu leyti á rúmfræðieinfaldleika, prentstillingum og myndunarhraða. Grunn rás myndast í 0,5 mm mildu stáli með CF-Nylon deyja? Mögulegt, með íhaldssömum breytum. Djúpt dregið á sama mælikvarða? Teningurinn mun ekki lifa af. Ryðfrítt stál og hár-styrkur efni krefjast málms-prentaðs eða hefðbundinnar verkfæra - ekkert útfyllingarmynstur eða veggþykktarbragð breytir eðlisfræðinni.

Raunverulegt gildi þess að skilja þessi samhæfismörk er að forðast sóun á prentum og biluðum hlutum. Passaðu málmplötugerðina þína og mælinn við rétta teningaflokkinn frá upphafi og þú munt eyða tíma þínum í að betrumbæta rúmfræði frekar en að endurprenta brotin verkfæri. Þetta fínpússunarferli - frá upphaflegri CAD-hönnun til prentunar, eftir-vinnslu og fyrstu greinarmyndunar - er þar sem hagnýtt verkflæði hefst.

Fullt verkflæði frá CAD hönnun til mótaðs hluta

Það er nauðsynlegt að vita hvaða efni og málmplötur vinna saman, en það mun ekki hjálpa þér fyrr en þú framleiðir raunverulega virka deyja og stimplar góðan hluta með því. Hið fullkomna 3d prentaða hönnunarverkflæði felur í sér sex aðskildum stigum, hvert með ákvörðunum sem hafa bein áhrif á hvort verkfærin þín lifi af framleiðslu eða bilar í fyrstu lotu.

1. CAD-hönnun með auknum-sértækum sjónarmiðum
2. Uppsetning á sneiðum og prentunarfæribreytum
3. Prentun teningsins
4. Eftir-vinnsla og víddarstaðfesting
5. Pressuuppsetning og fyrstu greinargerð
6. Áætlun um viðhald og endurnýjun deyja

Við skulum ganga í gegnum hvert stig með hagnýtu smáatriðin sem þú þarft til að gera það rétt í fyrsta skipti.

CAD hönnun og viðbótarframleiðsla

Þegar þú nálgast cad-hönnun fyrir stimplunarvinnu í auknu samhengi, ertu að hanna fyrir tvo veruleika samtímis: mótunaraðgerðina og prentunarferlið. Hunsa annað hvort, og þú endar með tening sem annað hvort er ekki hægt að prenta hreint eða getur ekki lifað af pressuálag.

Veggþykkt og massi.Fjölliða stimplunardeyjur þurfa verulega meira magn en þú gætir búist við. Lágmarksveggþykkt fyrir FDM-verkfæri ætti að vera 8–12 mm á burðarsvæðum-. Þunnir-þversnið undir 2 mm afmyndast hratt við þrýstiálag og hita, eins ogRannsóknir Formlabs staðfesta- yfirborðsþykkt sem er minni en 1–2 mm afmyndast við hita við mótun. Fyrir málm-prentaðar teygjur veita 3–5 mm vegghlutar venjulega fullnægjandi stífleika, þar sem efnið sjálft ber umtalsvert meira álag á hverja flatarmálseiningu.

Drög horn.Hafið 3–5 gráður af dragi á öllum lóðréttum veggjum mótunarholsins. Þetta þjónar tvíþættum tilgangi: það auðveldar útskilnað hluta eftir mótun (koma í veg fyrir að málmplöturnar læsist í mótun) og bætir prenthæfni með því að draga úr útdrætti sem þarfnast stuðningsmannvirkja. Sérstaklega fyrir fjölliða deyjur, draga dráttarhorn úr mótunarkrafti sem getur rifnað eða sprungið yfirborð verkfæra.

Styrkingaraðferðir.Polymer deyjur virka sjaldan sem sjálfstæð einhæf verkfæri undir pressuálagi. Hannaðu teninginn þinn þannig að hann samþættist bakplötu -, venjulega ál- eða stálplötu sem dreifir krafti yfir bakhlið teningsins. Skipuleggðu innfellingar eða boltagöt í CAD líkaninu þínu til að festa prentaða teninginn við þessa bakbyggingu. Sumir hönnuðir setja stálpúða eða bolta inn í prentunina með því að gera hlé á miðri-prentun og setja inn vélbúnað og búa til samsett verkfæri sem ræður við miklu meira álag en fjölliða ein og sér.

Fyllingarmynstur fyrir þrívíddarprentað verkfæri.Þetta er þar sem ákvarðanir um innri rúmfræði ákvarða beint líf deyja. Þrjú mynstur ráða yfir verkfæraforritum:

• Gyroid:Veitir nærri-samsætan styrk, sem þýðir að það þolir krafta nokkurn veginn jafnt í allar áttir.Samfelld boginn rúmfræði Gyroidbýður einnig upp á frábært viðnám gegn klippikrafti. Fyrir stimplunarmót sem verða fyrir álagi utan-ás eða flókin myndarrúmfræði, er gyroid við 60–80% þéttleika sjálfgefin ráðlegging.
• Kúbískur:Býr til þrívíddar rist uppbyggingu sem skarar fram úr lóðréttri þjöppunarviðnám. Ef mótunarálagið þitt liggur fyrst og fremst beint niður í gegnum teninginn (einfaldar V-beygjur, rásarmyndir), gefur kubísk fylling við 50–70% þéttleika sterka frammistöðu með minna efni en gyroid við jafngildan styrk.
• Grid:Einfaldasta og fljótlegasta-prentmynstrið, með hornréttum línum sem mynda ferninga. Grid höndlar beina lóðrétta þjöppun vel, en gengur illa við klippingu eða utan-ásálags. Notaðu það aðeins fyrir flata-botna móta með eingöngu þjöppunarhleðslu - aldrei fyrir teppi með hornformandi yfirborð.

Fyrir flest stimplunarmót gefur gyroid við 70% fyllingarþéttleika eða hærri þér bestu samsetninguna af þrýstistyrk og stöðugri frammistöðu þvert á álagsstefnur. Að fara í 100% útfyllingu er sjaldan þess virði að auka prenttímann - rannsóknir sýna minnkandi styrkleika yfir 60–80% þéttleika, en prenttími eykst línulega.

Stockafsláttur.Planaðu aukaefni (0,5 mm að lágmarki) á mikilvægum mótunarflötum. Þú fjarlægir þetta við færslu-vinnslu til að hringja í endanlegar stærðir. Það er miklu auðveldara að pússa eða vinna burt aukaefni heldur en að endurprenta undirstærð tening.

Prentunarfæribreytur og eftirvinnsla-

Með CAD líkaninu þínu fínstillt, þýða sneiðstillingar þessar hönnunaráætlanir yfir í líkamlegan veruleika.

Hæð lags:Notaðu 0,1–0,15 mm lög til að mynda yfirborð sem snertir málmplötur. Fínari lög þýða sléttari yfirborð og betri víddarnákvæmni, sem hvort tveggja færist beint yfir í gæði formaðra hluta. Fyrir ó-mikilvæg svæði (bakhlið, uppsetningarfletir), 0,2–0,3 mm lög hraða hlutum án refsingar.

Prentstefna:Stilltu teningnum þannig að myndandi álag þjappi lögum saman frekar en að reyna að losa þau í sundur. Fyrir V-deygju þýðir þetta að prenta þannig að myndholið snúi upp og lögum sem staflast samsíða deyfinu. Lagaflögun undir togálagi er algengasta bilunarhamurinn í FDM verkfærum - rétt afstaða kemur í veg fyrir það.

Jaðarfjöldi:Aukið ytri veggjalög í 4–6 ummál að lágmarki. Þessar gegnheilu ytri skeljar bera megnið af þjöppunarálagi og verja innri fyllingu fyrir beinni snertingu við málmplötuna. Fleiri jaðar bæta einnig endingu yfirborðsins.

Eftirvinnsla þrívíddarprentaðra teygja brúar bilið á milli hráprentunar og hagnýts tóls:

1. Stuðningur við fjarlægingu og hreinsun:Fjarlægðu allt burðarefni með því að huga sérstaklega að því að mynda yfirborð. Allir hnútar eða merki sem eftir eru munu símrita inn í mótaða hlutana þína.
2. Yfirborðsfrágangur:Sandmyndandi yfirborð í gegnum stigvaxandi korn - 120 til 220 til 400 - til að útrýma laglínum. Fyrir fjölliða deyjur, skapar epoxýhúð á myndandi yfirborði harðari húð sem þolir slit lengur. Fyrir SLA deyjur, sléttir fjölmiðlasprengingar með glerperlum yfirborðið og getur í raun bætt vélræna eiginleika.
3. Staðfesting á stærð:Mældu mikilvægar stærðir með mælum eða CMM. Berðu saman við CAD líkanið þitt og athugaðu frávik. Dæmigert víddarnákvæmni fyrir FDM verkfæri keyrir ±0,1–0,3 mm; SLA nær ±0,05 mm. Ef mikilvægir mótunarfletir eru úr sérstakri tækni skaltu véla eða pússa þá með þolmörkum með því að nota birgðahlutfallið sem þú ætlaðir áður.
4. Hitameðferð (aðeins málmur deyr):Málm-prentaðar teygjur krefjast streitulosunar og oft aldurs-herða. Margamalt stál, til dæmis, þarf öldrun við um það bil 490 gráður í 6 klukkustundir til að ná fullri hörku (50–55 HRC). Slepptu þessu skrefi og málmdiskurinn þinn mun standa sig verulega.

Ýttu á Setup og First Article Forming

Teningurinn þinn er prentaður, kláraður og víddar sannprófaður. Að koma því rétt inn í pressuna ákvarðar hvort fyrsta höggið skilar góðum hluta eða eyðilagt verkfæri.

Samþætting bakplötu:Settu aldrei fjölliðamót beint á pressurúm án málmplötu. Platan dreifir hrútakrafti yfir allt fótsporið og kemur í veg fyrir staðbundna mulning. Notaðu slípaða flata álplötu sem er að lágmarki 6 mm þykk fyrir notkun með litlum-tonnaþyngd, eða stálplötu fyrir allt yfir 10 kN. Festið dúkinn við bakplötuna með boltum, klemmum eða innfelldum vasa sem kemur í veg fyrir hliðarhreyfingu við mótun.

Jöfnun:Settu miðjupinna á eða notaðu skráningareiginleika sem prentaðir eru inn í teningahelmingana til að tryggja að kýla-til-jafnréttis. Misskipting allt að 0,5 mm veldur ójafnri hleðslu sem flýtir fyrir sliti á annarri hliðinni og framleiðir ósamræmi í hlutum.

Stillingar hraða og krafts:Byrjaðu íhaldssamt. Minnkaðu pressuhraða í 50% af því sem þú myndir nota með hefðbundnum verkfærum. Fjölliðamót þola ekki högg eins og hert stál gerir - hægari hraða hraða gerir efninu kleift að taka á sig myndandi álag smám saman frekar en að verða fyrir höggi. Af sömu ástæðu skaltu draga úr tonnafjölda í það lágmark sem nær fullri mótun, aukið síðan smám saman ef hluturinn er ekki fullmótaður.

Fyrsta greinarskoðun:Myndaðu einn hluta, fjarlægðu hann og mældu hann miðað við markvíddir þínar. Athugaðu fyrir:

• Fjöðra-bakfrávik (berðu saman raunverulegt horn við markhorn)
• Yfirborðsmerki eða rispur fluttar frá deyjalagslínum
• Málnákvæmni við mikilvæga eiginleika
• Einhver merki um aflögun deyja (gljáandi blettir, þjöppunarmerki á yfirborði deyja)

Ef vor-bak fer yfir umburðarlyndi skaltu stilla rúmfræði teninganna í samræmi við bótaaðferðirnar sem ræddar voru áðan og endurprenta. Ef yfirborðsmerki koma fram leysir viðbótarslípun eða húðun þau. Ef teningurinn sýnir þjöppunarmerki eftir eitt högg, er efnisval þitt eða fyllingarþéttleiki ekki fullnægjandi fyrir mótunarkraftana sem taka þátt í - stíga upp í stífari efnisflokk frekar en að endurprenta á sömu forskrift.

Viðhaldslota:Skoðaðu yfirborð deyja á 10–20 hluta fresti fyrir fjölliðaverkfæri, á 500–1.000 hlutum fyrir málm-prentaða móta. Slitmynstur sýna sig sem sljóvgandi yfirborð, rúnnun á brúnum eða ör-sprungur við álagsstyrk. Létt slípun á milli hlaupa getur lengt endingu fjölliðamótanna, á meðan málmdeygjur njóta góðs af reglulegri slípun á mótandi yfirborði. Fylgstu með víddarreki á mynduðu hlutunum þínum - þegar mælingar nálgast þolmörk, teningurinn nálgast endann á líftíma.

Þessi enda-til-lokaferlis - hanna, prenta, klára, setja upp, mynda, viðhalda - þjappast venjulega saman í 24–72 klukkustundir fyrir fjölliðamót og 1–2 vikur fyrir málm-prentaða móta, þ.mt hitameðferð. Berðu það saman við 4–8 vikur fyrir hefðbundin vélknúin verkfæri, og tímakosturinn kemur í ljós. En hraði skiptir aðeins máli ef teningurinn endist í raun nógu lengi til að klára framleiðslukeyrsluna þína, sem vekur upp þá mikilvægu spurningu hvernig þessi verkfæri bila og hvað þú getur gert til að koma í veg fyrir það.

Líftími og bilunarhamsgreining

Hraði frá CAD til fyrstu greinar er áhrifamikill, en ekkert af því skiptir máli ef teningurinn molnar hálfa leið í hlaupinu þínu. Hversu lengi endast þrívíddarprentaðar deyja? Heiðarlega svarið: það fer algjörlega eftir því hvernig þeir mistakast og sérhver þrívíddarprentuð tening bilar að lokum með einum af fjórum fyrirsjáanlegum aðferðum. Skilningur á þessum bilunarstillingum fyrir stimplunarmót - og hönnun í kringum þá - er það sem skilur vel heppnaða skammhlaup frá hrúgu af möluðu plasti og höfnuðum hlutum.

Algengar bilunarstillingar í þrívíddarprentuðum teningum

Sérhver tening sem er framleidd í viðbót hefur í sér eðlislæga veikleika sem eru bundnir við lag-af-lagsbyggingarferlinu. Þessir veikleikar koma fram sem einstök bilunarmynstur, hvert með mismunandi viðvörunarmerkjum og mismunandi afleiðingum fyrir mótaða hluta þína.

• Lagaflögun við endurtekið þrýstiálag.Þetta er algengasta og skyndilegasta bilunarhamurinn í FDM fjölliða deyjum. Hvert prentað lag tengist því sem er fyrir neðan það með varmasamruna, en það tengi er veikara en lausaefnið sjálft. Endurteknar pressulotur skapa hringlaga þjöppunar- og togspennu við lagskil. Með tímanum mynda ör-sprungur kjarna meðfram þessum mörkum og fjölga sér þar til heilir hlutar losna í sundur. Rannsóknir á3D-prentuð samsett mannvirkistaðfestir að togspenna á milli laglínu við lagamörk knýr afnámsupphafi - þegar farið er yfir millilags togstyrk (ILTS) er bilun skyndileg frekar en smám saman. Þú munt oft heyra skarpa sprungu og teningurinn klofnar meðfram laglínu án undangenginnar viðvörunar.
• Niðurbrot á yfirborði sem hefur áhrif á frágang hluta.Sérhver stimplunarlota felur í sér að málmplata rennur að mótshliðinni undir krafti. Þessi rennaaðgerð slípar smám saman yfirborð deigsins, jafnar út smáatriði og víkkar vikmörk. Í fjölliðamótum birtist slit sem fáður gljáa sem myndast á -snertisvæðum, fylgt eftir með víddartapi þegar efni er fjarlægt líkamlega. Málm--prentaðar teygjur standast þetta miklu lengur en skemma samt - sérstaklega ef yfirborðsáferð frá prentun skilur eftir ör-tinda sem virka sem upphafsslitpunktar.
• Hita niðurbrot vegna núningshitauppbyggingar.Núningur á milli málmplötu og yfirborðs deyfingar myndar hita við hverja pressulotu. Við framleiðsluhraða safnast þessi hiti upp hraðar en deyjan getur losað hann. Fjölliðamót eru sérstaklega viðkvæm vegna þess að hitabeygjuhitastig þeirra er tiltölulega lágt - PLA mýkist við 55 gráður, ABS við 95 gráður, jafnvel CF-Nylon byrjar að missa stífleika yfir 150 gráður. Þegar yfirborðshitastig mótanna nálgast þessi viðmiðunarmörk, afmyndast mótunaryfirborðið plastískt við álag sem það áður höndlaði fínt. Þú munt taka eftir því að mótaðir hlutar verða sífellt minni nákvæmir eftir því sem „svepparnir“ eru á háum-snertistöðum.
• Þjöppunarbilun vegna yfirburðarþols efnis.Þetta er einfaldasta bilunin: mótunarkrafturinn er einfaldlega meiri en það sem mótunarefnið þolir. Teningurinn mylst, sprungur eða afmyndast varanlega við fyrsta höggið eða á fyrstu lotunum. Ólíkt öðrum stillingum er þjöppunarbilun ekki framsækin - heldur strax og skelfileg. Það gerist þegar rekstraraðilar vanmeta myndunarkrafta, nota málmplötu sem er þykkari en mótan var hönnuð fyrir eða sleppa samþættingu bakplötu.

Þessar fjórar stillingar virka ekki í einangrun. Deyja sem verður fyrir hitamýkingu mun brotna niður við lægri álag. Deyja með yfirborðsslit myndar streitustyrk sem flýtir fyrir lagskilnaði. Í reynd mistakast flestar fjölliðamót með samsetningu - hitauppstreymismýkingar veikir uppbygginguna, síðan skilar aflögun lokahögginu.

Mótvægisaðferðir með hönnun og efnisvali

Hver bilunarhamur bregst við sérstökum mótvægisaðgerðum. Þú getur ekki útrýmt bilun alveg, en þú getur ýtt því lengra út eftir framleiðslutímalínunni.

• Gegn delamination:Prentstefna er sterkasta vörnin þín. Orient deyr þannig að hleðslur myndast þjappa lögum saman frekar en að reyna að aðskilja þau. Notaðu gyroid fyllingu við 70%+ þéttleika til að dreifa millilagsálagi jafnt. Stækkaðu jaðarskeljar upp í 5–6 veggi, búðu til þykk fast mörk sem standast sprunguútbreiðslu. Fyrir mikilvægar teygjur skaltu íhuga samfellda trefjastyrkingu (CF-Nylon samsett efni) - innbyggðar koltrefjar brúa lagamörk og auka skurðstyrk milli laganna verulega.
• Gegn yfirborðssliti:Berið þunnt epoxý- eða úretanhúð á yfirborð sem mynda fjölliða deyja. Þessi harða húð tekur við núningnum í stað grunnefnisins og hægt er að setja hana aftur á milli hlaupa. Fyrir málm-prentaðar teygjur, eftir-vinnslu með yfirborðsslípun til að koma í veg fyrir eins og-prentaða grófleika toppa sem flýta fyrir upphafssliti. Íhugaðu að slípa málmdeygjuyfirborð til að framkalla þrýstiálag, sem þolir sprungur á slitstöðum.
• Gegn varma niðurbroti:Hægðu á pressuferlinu þínu. Með því að bæta við jafnvel nokkrum sekúndum á milli högga getur núningshitinn dreift. Notaðu efni með meiri hitabeygju - CF-Nylon yfir venjulegt nylon, nylon yfir ABS, ABS yfir PLA. Fyrir há-hraða-aðgerðir skaltu samþætta kælingarhlé inn í framleiðsluröðina þína (stimpla 10 hlutar, hlé 30 sekúndur). -Málprentaðar deyja útiloka þessar áhyggjur að mestu vegna þess að verkfærastál heldur eiginleikum sínum vel yfir öllum núningshitastigum sem myndast við stimplun með stofuhita.
• Gegn þjöppunarbilun:Notaðu alltaf bakplötu úr málmi sem dreifir pressukrafti yfir allt fótsporið. Aldrei fara yfir 60–70% af birtum þjöppunarstyrk mótunarefnisins meðan á notkun stendur - þessi öryggismörk skýrir minni styrk prentaðra hluta samanborið við fast innspýting-mótaðra eða unnið jafngildi. Þegar þú ert í vafa skaltu keyra útreikning á krafti fyrir fyrstu pressulotuna þína: ef nauðsynlegur mótunarkraftur er meiri en 50% af getu teningsins þíns skaltu stíga upp í sterkari efnisflokk.

Rekstrarhættir skipta jafn miklu máli og hönnun. Smyrðu málmplötuna með léttri stimplunsolíu eða þurru-filmu smurefni til að draga úr núningskrafti og yfirborðshitastigi samtímis. Skoðaðu teninginn með reglulegu millibili - á 10–25 lotum fyrir fjölliða, á 500–1.000 fresti fyrir málm. Skipta frekar út en gera við fjölliða deyjur; þau eru nógu ódýr og nógu hröð til að endurprenta þannig að við að keyra skemmd verkfæri er hætta á að myndaðir hlutir verði úreldar.

Væntingar um líftíma deyja eftir efnisflokki

Svo hversu lengi endast þrívíddarprentaðar teygjur í raun-heimsframleiðslu? Hér er við hverju má búast á öllu efnissviðinu, að því gefnu að rétta hönnun, stefnumörkun og notkunaraðferðir séu rétta:

Þessi svið gera ráð fyrir myndun þunnt-ál eða mildu stáli. Harðari málmplötur draga verulega úr líftíma - og mynda ryðfríu stáli með CF-Nylon dýfu gæti aðeins skilað 10–30 hlutum áður en yfirborðið brotnar niður umfram viðunandi þol. Protolabs greinir frá því að jafnvel fyrir sprautumót (sambærilegt hlaðið-verkfæri) verði þrívíddar-prentað fjölliðaverkfæri venjulega óvirkt innan 100 skota, en málmverkfæri geta náð 10.000 skotum og meira. Stimplunarmyndir standa frammi fyrir svipaðri eðlisfræði, þó að hleðslusniðið sé mismunandi.

Slit og endingartími koma að lokum niður á ákvörðun um framleiðslumagn. Polymer deyjur eru efnahagslega skynsamlegar þegar þú þarft færri en 100–500 hluta og þolir reglubundna endurprentun. Málmprentaðar plötur réttlæta hærri fyrirframkostnað þegar magnið nær hundruðum eða þúsundum, þar sem ein prentun kemur í stað tugi fjölliða endurprentunar. Og hefðbundin vélknúin verkfæri eru áfram rétta svarið fyrir rúmmál sem fara yfir 100.000 hlutar, þar sem afskrifaður kostnaður á hluta lækkar niður fyrir það sem hvaða viðbótaraðferð getur jafnast á við.

Að vita hvar teningurinn þinn mun bila - og nokkurn veginn þegar - breytir þrívíddarprentuðu lífstíma spurningunni úr ágiskunum í skipulagningu. Þú getur skipulagt endurnýjunarprentanir, kostnaðaráætlun fyrir efniskostnað í heilu framleiðsluferlinu og hringt í upplýsta símtal um hvort-hagkvæmni aukefna í verkfærum sé raunverulega betri en hefðbundnar aðferðir. Sá kostnaður-samanburður á skilið skipulagðan ramma út af fyrir sig.

Kostnaðarramma-ávinnings fyrir ákvarðanir um verkfæri

Þekking á bilunarham segir þér þaðhvenærþað þarf að skipta um tening. En hversu margar endurnýjunarlotur hefur þú efni á áður en hagfræðin þjóta gegn þér? Raunverulega spurningin á bak við hvern þrívíddarprentaðan deilnakostnað samanborið við hefðbundin verkfæri er ekki hvaða aðferð er ódýrari á hvern skurð - heldur hvaða aðferð skilar heildarframleiðslunni þinni með lægsta kostnaði á hvern hluta.

Sá útreikningur felur í sér fleiri breytur en flestir gera sér grein fyrir. Við skulum brjóta það niður.

Kostnaðarþættir í þrívíddarprentuðu á móti hefðbundnum verkfærum

Samanburður á stimplunarkostnaði verður að gera grein fyrir sex mismunandi kostnaðarþáttum, ekki bara límmiðaverði tækisins sjálfs:

• Matarkostnaður:Fjölliða FDM deyja gæti kostað $5–30 í þráð. SLA teningur kostar u.þ.b. $30 fyrir prentun innanhúss.- Málm-prentuð tening úr margamalt stáli byrjar í kringum $200–500+ eftir stærð og flókið. Hefðbundið verkfærastálmót kostar venjulega $450–2,000+ fyrir samsvarandi rúmfræði.
• Prentunar- eða vinnslutími:Polymer dey prentar á 10–24 klst. Málm-prentaðar teygjur þurfa 1–5 daga auk hitameðferðar. Hefðbundin vinnsla og útvistun tekur 15–25 virka daga. Tími er peningar þegar framleiðslufrestur þinn er ákveðinn.
• Eftir-vinnuvinnu:Slípun, húðun, víddarsannprófun og samþætting bakplata bæta við 1–4 klukkustundum á hverja fjölliðamót. Málm-prentaðar teygjur þurfa álagslosun, yfirborðsfrágang og hugsanlega EDM - kostnað sem getur verið 15–40% af heildarhlutakostnaði fyrir AM íhluti úr málmi.
• Áhrif ýttu hringrásartíma:Fjölliðamót krefjast hægari hraða til að forðast högghleðslu, sem minnkar afköst um 30–50% á móti hertu stálverkfærum. Yfir hundruð hluta, þessi hraða refsing leggst saman í vinnu og véltíma.
• Tíðni skipta um deyja:CF-Nylon deyja sem endist í 200 hlutum þýðir fimm endurprentanir fyrir 1.000-hluta. Hver skipti bætir við efniskostnaði, prenttíma og uppsetningarvinnu. Málmprentuð deyja hylur sömu hlaupið án þess að skipta út.
• Tækifæriskostnaður við afgreiðslutíma:Að bíða í 4–6 vikur eftir hefðbundnum verkfærum þýðir seinkaðar tekjur, horfið frá markaðsgluggum eða aðgerðalausar samsetningarlínur. Teningur prentaður yfir nótt gerir þér kleift að byrja að mynda á morgun. Fyrir tíma-mikilvæg verkefni getur sá hraðakostur vegið þyngra en hærri-hlutakostnað.

Framleiðslumagn Breakeven Analysis

Jafnvægisgreiningin fyrir málmstimplunarmót fylgir fyrirsjáanlegu mynstri. 3D prentun hefur nær-núll uppsetningarkostnað en nokkurn veginn línuleg kostnaðarskala - 50 hlutar kosta um það bil 50 sinnum einn hlut. Hefðbundin verkfæri eru með háan fastan kostnað en lækkar hratt á hverja-einingarkostnað þar sem sú fjárfesting dreifist yfir fleiri hluta. Crossover fer eftir flokki deyjaefnisins og skiptihlutfalli.

Hér er hvernig hagfræðin færist yfir rúmmálsþrep fyrir aðstæður með litlu magni stimplunarverkfæra:

Taktu eftir krosssvæðinu á milli 50 og 200 hluta. Fyrir neðan það svið eru fjölliða deyjur ríkjandi vegna þess að mótið sjálft kostar svo lítið að jafnvel margar skipti eru ódýrari en eitt hefðbundið verkfæri. Yfir því marki þýðir ending hefðbundinna verkfæra núll endurnýjunarkostnað og hin mikla fasta fjárfesting þynnst út yfir nógu marga hluta til að fara niður fyrir aukefnahagkvæmni fyrir hvern-hluta.

Málmprentaðar-teygjur eru stefnumótandi millivegur. Þeir kosta meira fyrirfram en fjölliða en útrýma endurnýjunarlotunni sem eyðir hagkvæmni fjölliða við meira magn. Fyrir keyrslur með 100–10.000 hlutum tákna þeir oft sæta blettinn - sem er nógu varanlegur til að forðast að skipta um, nógu hratt til að forðast 4–6 vikna leiðslutíma hefðbundinnar vinnslu og nógu hæfir til að takast á við myndunarkrafta sem fjölliða þolir ekki.

Stærðfræðin breytist frekar þegar þú tekur tillit til óstöðugleika í hönnun. Ef rúmfræði hlutar þíns gæti breyst eftir fyrstu 50 stykkin, verður það ábyrgð að sökkva $1.500 í hefðbundin verkfæri. $ 30 fjölliða deyja sem þú getur endurprentað með uppfærðri rúmfræði á einni nóttu hefur nánast enga áhættu ef hönnunin þróast. Þetta sveigjanleikaálag kemur ekki fram í einföldum-hlutakostnaðarútreikningi, en það er raunverulegt -, sérstaklega í vöruþróunarlotum þar sem staðfesting og endurtekning eiga sér stað samhliða.

Að lokum, kostnaðargreining ein og sér nær ekki heildarmyndinni. Hagnýtasta aðferðin sameinar oft aðferðir: fjölliðamót fyrir upphaflega löggildingu rúmfræði og fyrst -prófun á greinum, síðan málm-prentað eða hefðbundið mót þegar hönnunin er komin á stöðugleika fyrir framleiðslu. Þessi áfangaaðferð lágmarkar bæði fjárhagslega áhættu og afgreiðslutíma - og staðfestir hugmyndina ódýrt áður en farið er í alvarlega verkfærafjárfestingu.

Rapid Prototyping Strategies for Validation Part

Áfangin nálgun - fjölliða deyr fyrst, síðan virkar framleiðsluverkfæri - aðeins ef þú getur í raun staðfest að hluturinn sé réttur áður en þú skuldbindur fjárhagsáætlun. Það er þar sem löggilding hluta áður en framleiðslutæki verða raunverulegur hliðvörður. Að prenta tening og mynda nokkra bita segir þér hvort rúmfræðin sé líkamlega framkvæmanleg. Það segir þér ekki endilega hvort hluturinn passi í samsetningu, uppfyllir forskriftir undir álagi eða hægt er að framleiða hann í stærðargráðu án kostnaðarsamra endurskoðunar.

Til að staðfesta stimplaðan íhlut þarf meira en eina aðferð. Það krefst réttrar samsetningar aðferða sem beitt er á réttu þróunarstigi.

Notkun þrívíddarprentaðra deyja til að staðfesta hluta

Þrívíddarprentaðar teygjur skara fram úr í einu tilteknu löggildingarverkefni: að sanna að hægt sé að mynda tiltekna rúmfræði málmplötu, að hægt sé að jafna aftur vor-til baka og að eyðuefnið þróast rétt. Þegar þú ert að búa til frumgerð af málmplötum með -fjölliðamóti innanhúss, ertu að svara spurningum um mótunarhæfni - er hægt að stimpla þetta form án þess að rífa, hrukka eða óhóflega fjaðra- aftur?

Það er sannarlega dýrmætt. Það grípur hönnunarvandamál sem annars myndu koma upp aðeins eftir að dýr framleiðslutæki eru smíðuð. Teymi geta staðfest hönnun stimplamóta ítrekað, endurprentað stilltar teygjur á klukkustundum og prófað margar breytingar á rúmfræði á einum degi. Fyrir -hugmyndavinnu á fyrstu stigum passar ekkert annað við þennan hraða.

En löggilding á formhæfni hefur takmörk. Hluti sem myndaður er á fjölliðamóti getur verið frábrugðinn vídd frá sama hluta sem myndaður er á hertu stálverkfæri - mismunandi yfirborðsnúningur, mismunandi teygjanleg sveigjan á mótinu sjálfu, mismunandi hitauppstreymi. Mynduð frumgerð staðfestiráætluðrúmfræði, ekki framleiðslu-nákvæmar stærðir. Fyrir passaprófanir í þéttum samsetningum, umburðarlyndi-mikilvægum viðmótum eða virkniprófun undir raunverulegu álagi þarftu hluta sem eru framleiddir með aðferðum sem eru nær endanlegum framleiðsluskilyrðum.

Að samþætta margar hraðar frumgerðaraðferðir

Hröð frumgerð málm stimplaðir hlutar virka best sem framvindu frekar en eitt skref. Hver aðferð nær yfir mismunandi staðfestingarþörf:

• Þrívíddarprentaðar teygjur (innan-hús):Sannreyndu mótunarhæfni,-bakhegðun og tóma þróun. Hratt, ódýrt, tilvalið fyrir rúmfræðikönnun.
• CNC-vélaðar frumgerðir:Framleiðið hluta úr föstu lager sem passa nákvæmlega við lokamál. Gagnlegt fyrir passaprófanir, samsetningarprófun og virkniprófanir þar sem efniseiginleikar verða að passa við framleiðsluáform.
• Málmsmíði (leysisskurður + þrýstibremsa):Búðu til hluta með því að nota raunverulega-framleiðsluplötu og mótunarferli. Staðfestir framleiðslugetu með raunverulegum efnum og útvegar hluta sem henta fyrir umhverfis- eða álagsprófanir.
• DFM endurgjöf:Úttekt sérfræðinga á rúmfræði hluta gegn takmörkunum á stimplunarferli - beygjuradíus, kornastefnu, dýptarmörk - áður en verkfærafjárfesting læsir hönnuninni.

Lið sem sameina þessar aðferðir ná vandamálum á ódýrasta mögulega stigi. Formunarvandamál sem er gripið með $30 prentuðum teningi sparar $1.500 hefðbundið verkfæri. Passunarvandamál sem kemur upp með CNC-vélaðri frumgerð sparar vikna framleiðslutöf. Snemma DFM endurgjöf kemur í veg fyrir hvort tveggja.

Fyrir vöruþróunar-teymi sem þurfa faglega-einkunnarstaðfestingu umfram það sem-þrívíddarprentað verkfæri geta náð,Hröð frumgerðaþjónusta YICHENbrúa bilið milli sannprófunar hugmynda og framleiðsluskuldbindingar. Með því að sameina hraðvirka CNC frumgerð, plötusmíði og snemmbúna DFM endurgjöf í einu verkflæði, hjálpar YICHEN teymum að sannprófa málmstimplaða hluta með framleiðslu-fulltrúarnákvæmni - sem staðfestir form, passa og virkni áður en full verkfærafjárfesting hefst.

Þessi lagskiptu staðfestingaraðferð dregur ekki bara úr áhættu. Það byggir upp traust á því að hönnunin sem þú ert að fara að nota til framleiðslu sé í raun hönnunin sem þú vilt - ekki sú sem þarfnast neyðarendurskoðunar eftir fyrstu tilraunakeyrslu. Spurningin sem eftir er er hvernig á að ákveða hvaða leið tiltekið verkefni þitt þarfnast.

Að velja réttu verkfæraleiðina fyrir verkefnið þitt

Sérhver ákvörðun um verkfæri kemur niður á handfylli af breytum: hversu marga hluti þú þarft, hversu hratt þú þarft þá, hversu stöðug hönnun þín er og hversu þröng vikmörk þín verða að vera. Í stað þess að líta á þrívíddarprentaða á móti hefðbundnum stimplunartöppum sem annaðhvort-eða val skaltu hugsa um þá sem mismunandi verkfæri fyrir mismunandi stig. Hér er verkfæraákvarðanir sem framleiðsluteymi geta sótt um strax.

Þegar þrívíddarprentaðar deyja eru rétti kosturinn

Að vita hvenær á að nota þrívíddarprentaða stimpildeyja sparar bæði tíma og fjárhagsáætlun. Þeir passa vel inn í þessar aðstæður:

• Staðfesting rúmfræði:Þú þarft að staðfesta að stimplað lögun sé líkamlega hægt að ná áður en þú fjárfestir í framleiðsluverkfærum.
• Framleiðsla í litlu magni (undir 100–500 hlutum):Hver-hagfræðin styður prentun fram yfir vinnslu þegar skiptingartíðni helst viðráðanleg.
• Óstöðugleiki í hönnun:Rúmfræði hlutar þíns er enn að þróast og endurprentun á $30 teningi slær endurvinnslu á $1.500 véluðu verkfæri.
• Tíma-mikilvæg verkefni:Þú þarft mótaða hluta á morgun, ekki eftir fjórar til sex vikur.
• Mjúkir málmar á þunnum mælikvarða:Ál, kopar eða mildt stál undir 0,8 mm - efni sem haldast innan hleðslumarka fjölliða deyja.
• Fræðslu- eða tómstundastarf:Fjárhagsáætlun og aðgengi skipta meira máli en framleiðslu-ending.

Þetta eru ósviknar málmstimplunarlausnir sem skila raunverulegum hlutum án fjárhagslegrar skuldbindingar hefðbundinna verkfæra. Lykillinn er að þekkja takmörk þeirra heiðarlega - og vita hvenær verkefnið þitt hefur vaxið úr þeim.

Hvenær á að fjárfesta í stuðningi við faglega verkfæri

Þrívíddarprentaðar teygjur staðfesta hugtök. Framleiðslan krefst eitthvað meira. Ef eitthvað af þessum skilyrðum á við er kominn tími til að stíga lengra en-viðbótarverkfæri hússins:

• Hönnun er lokiðog rúmmál fara yfir 500–1.000 hlutar.
• Vikmörk þéttari en ±0,2 mmeru nauðsynlegar á mynduðum eiginleikum.
• Málmplata er ryðfríu stáli, há-styrktu stáli eða þykkara en 1,0 mm mildu stáli.
• Hlutar verða að standast virkni- eða umhverfisprófanirmeð framleiðslu-fulltrúum nákvæmni.
• Athuganir á samsetningukrefjast nákvæmrar víddarsamræmis yfir pörunaríhluti.

Fyrir lið í þessari stöðu,Hröð frumgerðaþjónusta YICHENútvega rökrétta brú á milli þrívíddarprentaðrar frumgerðar og fullrar skuldbindingar um framleiðsluverkfæri - sem sameinar hraðvirka CNC frumgerð, málmplötuframleiðslu og snemma DFM endurgjöf til að sannreyna hluta með framleiðslu-einkunnarnákvæmni áður en þú skuldbindur þig til alvarlegs fjármagns. Þessi snemmbúna DFM endurskoðun ein og sér getur komið í veg fyrir kostnaðarsamar endurskoðun verkfæra sem hrjáir teymi sem sleppa staðfestingu og hoppa beint í framleiðslu deyr.

Snjallasta leiðin er venjulega ekki önnur aðferðin - heldur framfarir. Byrjaðu á þrívíddarprentuðu teningi til að sanna mótun. Staðfestu passa og virkni með faglegri frumgerð. Þá skuldbinda sig til framleiðsluverkfæra í fullvissu um að hönnunin sé læst. Þessi þrepaða nálgun lágmarkar bæði fjárhagslega áhættu og tíma-til-markaðssetningar, sem gefur þér mótaða hluta á hverju stigi án þess að fjárhættuspil tækisins þíns sé lagt í óstaðfesta rúmfræði.

Algengar spurningar um þrívíddarprentaða málmstimpluna

1. Hversu marga hluta getur þrívíddarprentað stimplun framleitt áður en það bilar?

Líftími deyja er mjög mismunandi eftir efnisflokkum. PLA deyjur endast venjulega í 5-30 hlutar fyrir varma niðurbrot eða þjöppunarbilun. Nylon og CF-Nylon samsett efni lengja það í 50-500 hlutar við viðeigandi aðstæður. Málm--prentaðar teygjur í maraging stáli þola 10.000 til 100,{10}} mótunarlotur, á meðan H13 verkfærastálmót sem prentað er með DMLS getur náð 500.000 lotum. Þessar tölur gera ráð fyrir þunnt ál eða mildu stáli sem vinnustykkið - harðari málmplötur draga verulega úr líftíma.

2. Geturðu notað þrívíddarprentaða deyja til að stimpla ryðfríu stáli?

Fjölliða þrívíddarprentaðar deyja geta ekki á áreiðanlegan hátt myndað ryðfrítt stál á hvaða hagnýtu mæli sem er. Hár flæðistyrkur ryðfríu stáli (200-290 MPa í glæðu ástandi) ásamt árásargjarnri vinnu-herðingu myndar myndunarkrafta sem fara yfir þjöppunargetu fjölliða. Málm-prentaðar deyja sem framleiddar eru úr maraging stáli eða H13 verkfærastáli með leysirduftbræðslu geta stimplað ryðfrítt stál á áhrifaríkan hátt. Rannsóknir við Oakland háskóla sýndu fram á að húðuð 3D-prentuð málminnskot tókst að stimpla 50.000 hluta úr ofursterku stáli án verulegrar niðurbrots yfirborðs.

3. Hvaða fyllingarmynstur er best fyrir þrívíddarprentaða stimplunardeyjur?

Gyroid fylling við 70% þéttleika eða hærri er ráðlagt sjálfgefið fyrir flest stimplunarmót. Samfelld boginn rúmfræði þess veitir nær-samsættan styrk, þolir jafnt krafta í allar áttir og meðhöndlar klippuálag vel. Kúbísk fylling virkar fyrir teppi með eingöngu lóðrétta þjöppunarhleðslu eins og einfaldar V-beygjur, á meðan ristmynstur ætti aðeins að nota fyrir flata-botna teppi án-áskrafta. Að fara yfir 80% fyllingarþéttleika sýnir minnkandi styrkleikaávöxtun miðað við aukinn prenttíma.

4. Er 3D prentuð deyja ódýrari en vélræn stimplun?

Fyrir framleiðslu sem er undir 100 hlutum kosta fjölliða þrívíddarprentaðar teygjur u.þ.b. $35-150 samtals að meðtöldum endurnýjun, samanborið við $500-2,000+ fyrir hefðbundið verkfæri. Jöfnunarmarkið fellur venjulega á milli 50 og 200 hluta, allt eftir efni og tíðni skipta. Málm-prentaðar plötur ($300-600) skipa meðalveg og verða hagkvæmar fyrir 100-10.000 hluta keyrslur þar sem þær útiloka bæði endurnýjunarferil fjölliðamóta og langan leiðtíma hefðbundinnar vinnslu. Umfram 10.000 hlutar vinna hefðbundin verkfæri venjulega hagfræði hvers hluta.

5. Hvernig bætir þú upp vor-aftur þegar þú notar þrívíddarprentaðar teygjur?

Vor-bakjöfnun krefst þess að-beygja rúmfræði teningsins yfir svo málmplatan slaki aftur á markhornið eftir fréttatilkynningu. Fljótlegasta nálgunin með fjölliðamótum er endurtekning: prentaðu, myndaðu prófunarhluta, mældu raunverulegt fjaðrafvik-til baka, stilltu CAD líkanið að því magni og endurprentaðu. Þar sem fjölliða deyjur kosta aðeins nokkra dollara og prenta á klukkustundum, eru margar endurtekningar hagnýtar. Fyrir málm-prentaðar teygjur, staðfestu fyrst fjöðrunar-bakbætur í fjölliðu og leggðu síðan leiðrétta rúmfræðina í málmprentun. Há-efni gætu þurft 73-78 gráðu horn til að sigrast á verulega teygjanlegri bata.