3D prentuð stimplun: Skerið verkfærakostnað án þess að klippa horn

3D prentuð stimplun útskýrð

Ímyndaðu þér að þú þurfir sérsniðið mótunarverkfæri fyrir málmhluta, en tilboðið í CNC-vinnað stálmót kemur aftur á þúsundir dollara og vikna afgreiðslutíma. Fyrir frumgerð af 20 hlutum virkar þessi stærðfræði sjaldan. Þetta er einmitt þar sem þrívíddarprentaðar stimplingar passa inn.

Þrívíddarprentaðar stimplar eru samsettar-framleiddir verkfæraíhlutir - kýla, dekkblokkir eða mótunarverkfæri - sem notuð eru til að móta málmplötur með pressukrafti, framleidd með lag-með-lagsframleiðslu frekar en hefðbundinni CNC vinnslu úr verkfærastáli.

Þessi verkfæri koma ekki í stað hertu stálmóta á 500.000-hlutum framleiðslulínu. En fyrir frumgerð, hönnunarfullgildingu og stuttar keyrslur, útrýma þær kostnaðar- og afgreiðslutíma hindrunum sem halda áfram að mynda starfsemi læst á bak við háar lágmarksfjárfestingar. Rannsóknir áFDM-undirstaða verkfæri til að mynda málmplöturstaðfestir að mótunarverkfæri sem eru framleidd í viðbót bjóða upp á umtalsverðan kostnaðarkosti fyrir framleiðslu í einu-stykki og smá-lotu samanborið við hefðbundnar málmvinnsluaðferðir.

Hvað eru þrívíddarprentaðar stimplingar

Í kjarna þeirra eru þetta hagnýtir deyjahlutar prentaðir úr verkfræðiplasti, kvoða eða hertum málmum. Þeir festast í vökvapressu eða arborpressu eins og hefðbundin verkfæri. Munurinn er framleiðsluaðferð: í stað þess að fjarlægja efni úr stálplötu byggir þú deyja rúmfræði lag fyrir lag úr CAD skrá. Þetta gerirÞrívíddarprentaðar deyja fyrir frumgerð hrattað endurtaka og ódýrt að skipta út þegar hönnun breytist.

Hver hefur hag af prentuðu verkfæri

Notendahópurinn spannar breitt svið:

• Vöruhönnuðir sannprófa myndaða málmplötur áður en þeir skuldbinda sig til framleiðsluverkfæra
• Frumgerðateymi sem þurfa hagnýta málmhluta á tímalínu mæld í dögum, ekki mánuðum
• Lítið-framleiðendur sem framleiða 10 til 500 hluta þar sem hefðbundinn verkfærakostnaður fellur aldrei niður
• Áhugafólk og litlar verslanir sem keyra vökva- eða arborpressur fyrir sérsniðnar festingar, girðingar og mótaða íhluti

Þessi handbók fjallar um þrívíddarprentaða stimplun fyrir málmplötur í öllum helstu prenttækni og efnisflokkum. Það er tækni-agnostic - ekkert eitt vörumerki prentara eða efnisbirgir fær góða meðferð. Þú munt finna heiðarlega umfjöllun um bæði getu og takmarkanir, þar á meðal valkostina fyrir lítið magn stimplunar sem eru skynsamlegir og atburðarásina þar sem þeir skorta.

Raunverulega spurningin er ekki hvort prentaðar teygjur virka. Það er hvaða tækni, efni og hönnunaraðferðir passa við sérstakar mótunarkröfur þínar - og það byrjar með því að skilja prentferlið sjálft.

Að velja réttu þrívíddarprentunartæknina fyrir dies

Hvert prentunarferli byggir deyja á annan hátt á sameindastigi og það mótar beint hvernig verkfærið virkar undir pressukrafti. Deyja sem prentuð er með sameinuðum þráðum hegðar sér ekki eins og sá sem er læknaður úr fljótandi plastefni eða hertaður úr málmdufti. Besta þrívíddarprentunartæknin til að stimpla deyjur fer algjörlega eftir því hvað þú ert að móta, hversu marga hluta þú þarft og hversu mikinn kraft aðgerðin krefst.

Hér er hagnýtur samanburður á þrívíddarprentunartækni fyrir verkfæri í fjórum helstu ferlafjölskyldum.

FDM deyr fyrir litla-kraftmyndun

Fused Deposition Modeling (FDM) er aðgengilegasti aðgangsstaðurinn. Skrifborðsvél pressar út hitaþjála þráða lag fyrir lag og byggir upp rúmfræði deyja á nokkrum klukkustundum fyrir nokkra dollara í efni. Viðskiptin? Lagalínur skapa sýnilega stiga-stigaáferð á myndandi yfirborði og tengingin milli laga er alltaf veikari en efnið sjálft. Þessi anisotropy skiptir máli vegna þess að myndandi kraftar hlaða oft deyjuna hornrétt á lagflötin.

FDM deyjur virka vel fyrir einfaldar beygjur og litla-kraftmyndun í þunnu áli eða eir. Þú munt taka eftir því að þeir standa sig best þegar þrýstiálag er dreift yfir stórt svæði frekar en einbeitt við skarpar brúnir. Þegar FDM er borið saman við SLA til að mynda deyjur, er helsti FDM kosturinn kostnaður og endurtekningarhraði. Helsti ókosturinn er yfirborðsáferð og víddarþol, sem venjulega lendir í kringum +/- 0.3 til 0,5 mm eftir prentara og efni.

SLA og SLS fyrir Precision Die Applications

Stereolithography (SLA) læknar fljótandi trjákvoða með ljósi, framleiðir deyjur með sléttu yfirborði og mun þéttari vikmörk en FDM.Rannsóknir Formlabs á SLA-prentuðum mótunarverkfærumsýnt fram á að stífar plastefni þola verulega pressukrafta þegar þeir eru rétt hönnuð, þar sem slétt yfirborðsáferð útilokar fægjaskrefið sem málmdeyjur þurfa stundum. SLA hlutar eru líka jafntrópískir, sem þýðir að styrkur breytist ekki verulega með uppbyggingu stefnu. Þetta gerir þá að betri vali en FDM þegar mótandi kraftar koma úr mörgum áttum.

Selective Laser Sintering (SLS) sameinar fjölliðaduft í upphituðu rúmi. Vegna þess að óblandað duft styður hlutann meðan á prentun stendur, geta SLS deyja fellt inn flóknar rúmfræði án þess að fórna burðarvirki. SLS prentað dýnavíddarnákvæmni er venjulega í kringum +/- 0.1 til 0,3 mm og nælonhlutarnir sem myndast bjóða upp á framúrskarandi seigleika og höggþol. Yfirborðið hefur örlítið kornótta áferð frá duftinu, en það er einsleitara en FDM laglínur og flytur minna sjáanlegar merkingar til mótaðra hluta.

Málmsinting fyrir miklar-álagskröfur

Þegar mótunarkraftar fara yfir það sem nokkur fjölliða þolir verða málmhertu deyjur til að stimpla málmplötur leiðin áfram. Selective Laser Melting (SLM) og Direct Metal Laser Sintering (DMLS) framleiða fullkomlega þéttar málmdeyjur úr áli, ryðfríu stáli eða verkfærastáldufti. Þessar teygjur þola sömu krafta og vélknúin verkfæri, með þeim aukaávinningi að innri kælirásir eða þyngd-minnkar grindarbyggingar sem hefðbundin vinnsla getur ekki framleitt.

Málm--prentaðar teygjur kosta umtalsvert meira og krefjast eftirvinnslu- eins og álagslosun, dufthreinsun og oft vinnslu á mikilvægum flötum. Þeir eru skynsamlegir fyrir rúmfræði sem er dýrt að vinna á hefðbundinn hátt, eða þar sem samræmdir eiginleikar réttlæta vinnslubyrðina.

Mynstrið er einfalt: þegar kraftþörf og hlutafjöldi eykst, færist þú frá FDM í gegnum SLA og SLS í átt að málmi. En ákvörðunin snýst ekki eingöngu um burðargetu. Deyja sem þarf að framleiða hluta með þéttri stærðarstýringu og hreinu yfirborði gæti réttlætt SLA jafnvel við lægri krafta, á meðan gróf frumgerð beygja gæti haldist á FDM óháð tiltæku fjárhagsáætlun.

Tæknival kemur beint inn í næstu mikilvægu ákvörðun: hvaða tiltekna efni innan hverrar vinnslufjölskyldu gefur teningnum þínum þá vélrænu eiginleika sem það þarf til að lifa af endurteknar mótunarlotur.

Efnisvalsleiðbeiningar fyrir prentaðar mótunardeyjur

Efnið sem þú prentar með ákvarðar hversu mikinn kraft teninginn þinn þolir, hversu margar lotur hann lifir af og hvort myndaði hlutinn kemur hreinn eða merktur út. Tvær teygjur með sömu rúmfræði munu virka allt öðruvísi ef önnur er prentuð í PLA og hin í gler-trefja-styrktu næloni. Að velja besta þráðaefnið til að stimpla deyjur þýðir að passa vélrænni eiginleika við tiltekna mótunarhleðslu þína og málmplötugerð.

Hitaplastefni til að mynda deyjur

FDM þráðar eru allt frá -kostnaðarvænum valkostum sem henta fyrir einnota-frumgerð til verkfræði-fjölliða sem geta tekið hundruða myndunarlotu. Hér er hvernig algengu valkostirnir standa saman:

• PLA- Mikil stífni með togstyrk um 50 MPa, en brothætt við högg og mýkist yfir 60 gráður C. Gott fyrir sönnun á-hugtaksbeygju í þunnu áli, en búist við sprungum við endurtekna notkun.
• ABS- Betri höggþol en PLA og þolir hitastig allt að um 100 gráður C. Þrýstistyrkur er um 70-80 MPa, sem gerir hann raunhæfan fyrir miðlungs mótandi álag á mjúka málma.
• PETG- Jafnar hörku með auðveldri prentun. Togstyrkur nálægt 50-60 MPa með betri lagviðloðun en ABS, sem skiptir máli þegar mótandi kraftar þrýsta á lagflöt.
• Nylon (PA6/PA12)- Hér hefst alvarlegt verk. Nylon býður upp á framúrskarandi hörku, þreytuþol og þrýstistyrk á 80-100 MPa sviðinu. Það gleypir högg sem myndu sprunga stíf efni, sem gerir það vel hentugt fyrir endurteknar mótunaraðgerðir.
• Pólýkarbónat (PC)- Algengasta-afkastamesta FDM-efnið fyrir mótunarbúnað, með togstyrk sem er yfir 5.200 PSI (u.þ.b. 36 MPa fullkominn) og hitaþol allt að 140 gráður C. Samsetning þess af stífleika, höggþoli og hitastöðugleika gerir það að besta valinu fyrir krefjandi mótunaraðgerðir.

Þegar nælon vs pólýkarbónat er metið til að mynda móta, kemur ákvörðunin oft niður á þessu: nælon gleypir högg betur og þolir þreytu í mörgum lotum, en pólýkarbónat veitir yfirburða hitaþol og stífleika fyrir meiri-kraft, minni-hringrás. Nylon vinnur fyrir endurteknar beygjuaðgerðir; pólýkarbónat vinnur þegar mótið verður að standast aflögun við viðvarandi mikið álag.

Lagastefna er mikilvægur þáttur sem auðvelt er að líta framhjá. FDM hlutar eru í eðli sínu anisotropic - Z--ásinn (hornrétt á lög) er venjulega 40-70% veikari en XY--ásinn. Fyrir stimplunarmót þýðir þetta að þú ættir að stilla prentið þannig að myndandi kraftar þjappa lögum saman frekar en að losa þau í sundur. Deyja hlaðin í hreinni þjöppun meðfram Z-ásnum skilar sér vel vegna þess að verið er að kreista lög. Sama deyja sem hlaðið er í spennu eða klippingu yfir lög mun bila við brot af nafnstyrk sínum.

Plastefni-undirstaða deyja

Ljósfjölliða plastefni bjóða upp á mismunandi málamiðlanir. Stöðluð plastefni eru brothætt og henta illa til að mynda notkun, en verkfræðilegar og stífar plastefnisfjölskyldur breyta jöfnunni. Þrýstiþol þrívíddarprentaðs plastefnis getur náð glæsilegum stigum: samsett-styrkt plastefni nær þjöppunarstyrk um 158 MPa, með stífu verkfræðilegu plastefni sem skilar sveigjustyrk yfir 130 MPa. Þessar tölur setja þær vel yfir flest FDM hitauppstreymi í stífleika.

Helstu plastefnisflokkarnir fyrir deyjavinnu:

• Staðlað kvoða- Togstyrkur 20-50 MPa. Of brothætt til að mynda aðgerðir. Forðastu.
• Sterk/ABS-eins og kvoða- Höggþol 41-48 J/m með togstyrk um 40-70 MPa. Hagkvæmur fyrir ljósmyndun þar sem nokkur sveigjanleiki kemur í veg fyrir skelfilegar sprungur.
• Stíf/verkfræðileg kvoða- Togstyrkur 55-90 MPa og sveigjanleiki yfir 130 MPa. Þetta standast aflögun undir álagi og viðhalda víddarnákvæmni í gegnum mótunarlotur.

Kosturinn sem plastefnið hefur yfir FDM fyrir deyjaforrit er ísótrópía - hlutar læknaðir með SLA eða DLP sýna samræmda eiginleika yfir alla ása, sem útilokar veikt-lag-tengivandamál. Ókosturinn er stökkleiki. Jafnvel sterk plastefni geta bilað skyndilega undir höggálagi, án sýnilegrar aflögunar fyrirfram sem viðvörun.

Passar efni við mótunarálag

Taflan hér að neðan kortleggur efniseiginleika gegn hagnýtri mótunargetu:

Koltrefjaþráður fyrir verkfæri á skilið að skoða nánar.Koltrefjastyrking eykur verulega stífleika og víddarstöðugleikaen dregur úr varmaþenslu -, eiginleika sem heldur rúmfræði teninganna í samræmi við endurteknar mótunarlotur. Hakkaðu trefjarnar virka sem innri styrking, auka þrýstistyrk og standast skrið sem ófylltar fjölliður upplifa við viðvarandi álag.

Svo hvenær er kostnaðarálagið skynsamlegt? Samsettar-fylltar þræðir réttlæta verðið þegar þú þarft meira en 50 mótunarlotur, þegar víddarstöðugleiki við hitabreytingar skiptir máli eða þegar mótunarrúmfræðin hefur þunna eiginleika sem myndu sveigjast í ófylltu næloni. Fyrir einn-beygju er venjulegt nylon nóg. Fyrir tening sem þarf að framleiða samræmda hluta yfir vikur af notkun með hléum, skilar kolefnis-trefja-styrkt nælon mælanlega betri árangri á hvern eyttan dollar.

Efniseiginleikar setja loftið fyrir það sem teningurinn þinn þolir. En rúmfræði teningsins sjálfs - veggþykkt, fyllingarþéttleiki og frávik frá úthreinsun - ákvarðar hvort þú nærð í raun og veru það þak eða kemst ekki upp fyrir það.

Hönnunarleiðbeiningar fyrir þrívíddarprentaða deyja rúmfræði

Sterkt efni sem er prentað með lélegri rúmfræði framleiðir samt veika deyja. Veggþykkt, útfyllingarstefna og úthreinsunarvik eru uppbygging burðarás hvers prentaðs mótunarverkfæris og að misskilja þetta er fljótlegasta leiðin að sprungnum kýlum og ósamkvæmum hlutum. Hönnunarreglur fyrir aukaefnisframleidda deyjur eru verulega frábrugðnar hefðbundnum vélknúnum verkfærum vegna þess að þú ert að vinna með lagskiptu, anisotropic efni í stað einsleits stáls.

Reglur um veggþykkt og djúpdrögshorn

Veggþykkt fyrir þrívíddarprentaða mótunarmót þarf að taka tillit til bæði prenthæfni og álagsþols undir pressukrafti. Ólíkt sjónrænum frumgerðum þar sem þunnar skeljar spara efni, krefjast mótunarverkfæri þykkra, trausta jaðar sem dreifa myndandi streitu án þess að sveigjast eða sprunga.

Fyrir FDM deyr,verkfræðilegar-prófaðar leiðbeiningarmæli með að minnsta kosti 2 til 3 sinnum þvermál stútsins fyrir áreiðanlega jaðarframleiðslu - en hagnýt verkfæri þurfa að fara langt út fyrir það lágmark. Iðnaðarforrit eins og mót og jigs krefjast venjulega veggþykktar á bilinu 5 til 10 mm til að ná fullnægjandi stífleika við endurtekna álag.

Hér eru reglur um kjarnavegg og rúmfræði sem þarf að fylgja:

• Lágmarks veggþykkt:4 mm fyrir léttar-myndandi mót (þunnar álbeygjur); 6-10 mm til að takast á við miðlungs mótunarkrafta í stáli eða þykkari efni
• Uppkastshorn:Settu 1-3 gráður af dragi á lóðrétta mótunarflata til að hjálpa til við að losa hluta og draga úr núningi við mótun. Prentaðar deyja njóta góðs af örlítið meira dragi en vélknúið stál vegna þess að yfirborðsáferð eykur viðnám á vinnustykkinu.
• Forðastu skyndilega þykkar-til-þunnar umbreytingar:Skyndilegar breytingar á veggþykkt skapa streituþéttni og ójafna kælingu meðan á prentun stendur, sem leiðir til skekkju eða innra tóma sem veikja deyja undir álagi. Notaðu hægfara mjókka eða flök við þykktarbreytingar.
• Bæta við flökum á innri hornum:Skarp innri horn einbeita sér að álagi og eru algengir upphafspunktar sprungna. Að lágmarki 2 mm innri flakaradíus lengir endingartíma dúksins verulega.
• Leggðu myndandi yfirborð í burtu frá laglínum:Settu teninginn þannig að mikilvæga mótunarflöturinn sé prentaður flatt (XY plan) frekar en byggt upp lóðrétt. Lög hlaðin í þjöppun hornrétt á flugvélar þeirra standa sig vel; lög hlaðin í spennu eða klippingu yfir tengilínur bila við 40-70% af áætluðum efnisstyrk.

Innfyllingarstefna fyrir skipulagsheilleika

Þrívíddarprentaða fyllingarmynstrið fyrir styrk skiptir meira máli en hlutfall hráfyllingar. Deyja með 50% fyllingu gyroid getur verið betri en einn við 80% rist fyllingu vegna þess að innri rúmfræði dreifir krafti jafnari yfir þversniðið.

Fyrir stimplunarmót skaltu íhuga þessar áfyllingarleiðbeiningar:

• Lágmark 60-70% fyllingarþéttleikifyrir mótor sem meðhöndla endurtekið mótunarálag. Undir þessum þröskuldi leyfa innri tómarúm staðbundna þjöppun og að lokum hrun undir hringrásarálagi.
• Gyroid eða cubic fyllingarmynsturveita nærri-samsætan innri stuðning. Grindarnet og réttlínuleg mynstur skapa jöfnuð veik plan sem geta klippt undir álagi utan-áss.
• 100% solid fyllingí efstu 5-8 mm beint fyrir neðan myndflötinn. Þetta skapar trausta hettu sem flytur pressukraft jafnt inn í fyllingarbygginguna fyrir neðan, sem kemur í veg fyrir sveigju á yfirborði eða gat í gegnum.
• Auktu skel/jaðarfjölda í 5-8 veggifyrir ytri mörkin. Jaðar bera meira álag en fylling - margar samfelldar jaðar dreifa hringrásarálagi á skilvirkari hátt en einn þykkur veggur, sem bætir þreytuafköst við endurteknar pressulotur.
• Notaðu rifbein í stað þess að auka fyllingu jafnt:Innri rif sem stilla hornrétt á aðal mótunarkraftinn bæta stífleika á mun skilvirkari hátt en að hækka áfyllingarprósentu á heimsvísu. Þetta sparar prenttíma en styrkir mikilvægar álagsleiðir.

Hagnýt nálgun: prentdeyja með 70% fyllingu í gyroid með 6 ummál og 8 solid topplög. Þetta jafnar prenttíma á móti burðargetu og gefur þér áreiðanlegan upphafspunkt fyrir prófun.

Kýla-til-úthreinsunar fyrir prentað verkfæri

Hefðbundið gata- og mótaúthreinsun fyrir málmstimplun notar prósentu-á-hliðarformúlu sem byggist á þykkt vinnustykkis og hörku efnis. Fyrir hefðbundin stálverkfæri,ráðlagt úthreinsun byrjar venjulega við 10% af þykkt vinnustykkisins á hverri hlið, með harðari efni sem þurfa allt að 15-20%.

Úthreinsun gata og deyja fyrir prentað verkfæri krefst aðlögunar umfram þessar stöðluðu formúlur af tveimur ástæðum:

• Víddarfrávik:Prentaðar teygjur hafa innbyggt vikmörk frá +/- 0.1 til 0,5 mm eftir prentunarferlinu. Þessu fráviki verður að bæta við útreikning á nafnvirði. FDM deyja með +/- 0.3 mm vikmörk færir í raun bilinu um allt að 0,6 mm samtals yfir báða helminga verkfærisins.
• Efnissamræmi:Fjölliðadeyjur sveigjast teygjanlega við mótunarkraft. Teygjuyfirborðin þjappast örlítið saman meðan á högginu stendur, sem dregur tímabundið úr virkri úthreinsun. Til að bæta upp skaltu auka nafnlausn um 5-10% umfram það sem þú vilt tilgreina fyrir stálverkfæri. Til dæmis, ef stálpúðapar kallar á 0,15 mm úthreinsun á hlið á 1,0 mm mildu stáli, gæti prentað deyjapar þurft 0,20-0,25 mm á hlið til að ná jafngildum árangri.

Prófaðu úthreinsun með reynslu með því að byrja aðeins of stór og minnka í 0,05 mm þrepum yfir endurtekningar. Með prentuðum verkfærum tekur það marga klukkutíma að framleiða endurskoðaða tening í stað daga, þannig að endurtaka á úthreinsun er fljótleg og ódýr.

Eitt til viðbótar: að mynda rúmfræðiflókið ætti að fylgja framsækinni leið. Byrjaðu á einföldum V-beygjum þar sem krafturinn er fyrirsjáanlegur og jafnt dreift. Farðu í U-beygjur og rásarform aðeins eftir að hafa staðfest að deyja lifun. Teikningar og samsett form koma með togálag yfir mótunarflötinn og marg-stefnuálag - þetta krefst mesta fyllingarþéttleika, þykkustu veggi og íhaldssömustu úthreinsunargilda. Að reyna að draga djúpt á fyrstu prentun endar næstum alltaf með broti.

Þessar hönnunarfæribreytur skilgreina hvað teningurinn getur lifað af. En hinn helmingur jöfnunnar er það sem er að myndast - tiltekin málmblendi, skapgerð og þykkt sem ýtir aftur á móti verkfærinu ákvarðar hvort rúmfræði þín haldist eða mistekst.

Samhæfðar málmar og þykktarmörk

Deyjaefnið þitt setur loftið á mótunarkraft. En málmplatan sem ýtir aftur á móti þeim teningi er það sem í raun ákvarðar hvort aðgerðin heppnast eða mistekst. Ekki eru öll málmblöndur vel með fjölliða verkfæri, og jafnvel samvinnumálmar verða erfiðir þegar þykktin fer yfir ákveðin viðmiðunarmörk. Skilningur á hvaða málma er hægt að stimpla með prentuðum teningum - og hvar hörðu mörkin sitja - kemur í veg fyrir sóun á prentum og sprungnum verkfærum.

Málblöndur og tempur sem henta prentuðum stykkjum

Mjúkir, sveigjanlegir málmar þurfa minni kraft til að myndast, sem víkkar beint út nothæft úrval prentaðra verkfæra. Bestu umsækjendurnir hafa sameiginlegan eiginleika: lágan uppskerustyrk ásamt mikilli lengingu fyrir brot.

• Álblöndur (1100, 3003, 5052, 6061-O):Tilvalinn upphafsstaður fyrir álmótun með áprentuðum stimplunarmótum. Alloy 5052-O, til dæmis, hefur flæðistyrk í kringum 90 MPa og lenging yfir 25%, sem gerir það mjög samhæft við fjölliðamót í þunnum mæli.
• Brass (C260, C270):Koparhylki í glæðu ástandi býður upp á framúrskarandi mótunarhæfni með flæðistyrk nálægt 100-120 MPa. Örlítið harðari á mótum en ál vegna meiri stífleika, en vel innan fjölliða getu fyrir þunnt efni.
• Kopar (C110, C101):Dauður mjúkur kopar myndast með mjög litlum krafti og fellur auðveldlega að rúmfræði deyja. Frábært fyrir prentað verkfæri í öllum algengum þykktum upp að þrýstimörkum teningsins.
• Milt stál (1008, 1010, 1018):Gleitt lágt-kolefnisstál með flæðistyrk um 200-250 MPa. Hægt að vinna með styrktum prentuðum teyjum í þunnum mæli, en kraftar klifra hratt með þykkt.
• Ryðfrítt stál (304, 316):Gleyptar austenítískar einkunnir eru mótanlegar en þurfa verulega meiri kraft en mildt stál. Yfirleitt eru efri mörk fjölliðamóta, takmörkuð við mjög þunnt efni með hár-styrkleikaefni eins og kolefnis-trefjarnæloni eða stífu plastefni.

Geðslagsástand skiptir jafn miklu máli og val á álfelgur.Glæðing endurheimtir sveigjanleika með því að endurkristalla kornbygginguna, sem dregur úr sveiflustyrk og eykur lenginguna - bæði eiginleikar sem lækka mótunarkraftinn sem teningurinn þinn þarf að takast á við. Hálf-hörð 5052 álplata krefst um það bil tvöfalt meiri beygjukrafts frá sömu málmblöndunni í fullglæðu ástandi. Þegar unnið er með prentað verkfæri, tilgreinið alltaf glæðað eða dautt mjúkt skap nema forritið krefjist sérstaklega erfiðara ástands í lokahlutanum.

Þetta samband er einfalt: mýkri málmur þýðir minna streitu, lengri líftíma og betri samhæfni við fjölliðaverkfæri. Ef hönnunin þín leyfir eftir-hitameðhöndlun eða vinnuherðingu, byrjaðu á glóðu efni og bættu við styrk á eftir frekar en að berjast gegn harðari skapi meðan á mótunarskrefinu stendur.

Þykktarmörk eftir Die Material

Þykktarmörk málmplötu fyrir þrívíddarprentaðar teygjur eru háðar samspili milli þrýstistyrks mótanna og mótunarkraftsins sem myndast af tilteknum málmi við tiltekna þykkt. Þykkari stofn margfaldar nauðsynlegan kraft veldisvísis - tvöföldun plötuþykktar u.þ.b. fjórfaldar beygjukraftinn.

Þessi gildi gera ráð fyrir einföldum V-beygjum með rétt hönnuð bil og miðlungs beygjulengd. Teikningar, samsett form og langar beygjulínur ýta kröftum hærra, sem þýðir að draga úr leyfilegu hámarksþykkt í samræmi við það. Forrannsókn með því að nota3D prentuð Maraging stáldeyja fyrir heittimplunsýnt fram á árangursríka myndun 1,7 mm húðaðs bórstáls í 800 lotum - sem staðfestir að málm-hertu malar þola þyngri mæla og harðari málmblöndur með framleiðslu-þoli.

Yfirborðsfrágangur Flutningur frá dýfu til hluta

Hér er smáatriði sem flestir verkfæraleiðbeiningar sleppa algjörlega: yfirborðsáferð frá þrívíddarprentuðum verkfærum færist beint á mótaða málmplötuna. Sérhver laglína, sérhver stiga-þrepsgripur og sérhver ófullkomleiki yfirborðs á mótunarflötinni prentast inn í vinnustykkið undir pressukrafti. Á mjúkum málmum eins og glæðu áli eða kopar eru þessi áhrif sérstaklega áberandi vegna þess að efnið samræmist náið yfirborðinu við mótun.

Alvarleiki fer eftir prenttækni:

• FDM deyrskilja eftir sýnilegasta merkinguna. Lagahæð 0,1-0,3 mm framleiðir hryggi sem prentast greinilega inn í þunnt ál. Mynstrið er stefnubundið og endurtekið - þú munt sjá samsíða línur á myndaða hlutanum hvar sem það snerti mótsflötinn.
• SLA deyrframleiða hreinasta yfirborðið meðal fjölliðavalkosta. Lagahæðir 0,025-0,05 mm skilja eftir lágmarks sýnilega áferð á mótuðum hlutum, oft ásættanlegt án frekari meðhöndlunar.
• SLS deyrflytja örlítið matta, kornótta áferð frá duft-hertu yfirborðinu. Minni stefnumiðaðar en FDM línur, en samt sjáanlegar á endurskinsmálmum.

Aðferðir til að lágmarka yfirborðsflutning:

• Sandaðu mótandi andlitinmeð smám saman fínni grjónum (220 til 600) til að slá niður laglínur fyrir notkun. Þetta er einfaldasta og áhrifaríkasta inngripið fyrir FDM deyjur.
• Berið þunnt epoxý- eða fyllihúð áað deyfyfirborðinu og sandslétt. Þetta fyllir ör-eyður á milli laga og skapar samfellt mótandi andlit.
• Stilltu prentiðþannig að laglínur liggja samsíða stefnu efnisflæðisins við mótun. Samhliða línur skapa minni sjóntruflun en hornréttar hryggir og draga úr hættu á merkingum.
• Notaðu fórnarskífa- þunnt lak af sléttu pólýetýleni eða PTFE á milli mótunar og vinnustykkis. Þetta bætir við samræmi en útilokar beinan áferðarflutning á snyrtivöruhlutum.

Fyrir hluta þar sem yfirborðsgæði skipta máli skaltu skipuleggja eftir-mótunarfrágang eða fjárfesta í SLA-prentuðum mótum með slípuðum mótunarflötum. Fyrir burðarhluta sem eru faldir af sjónarsviðinu er áferðin frá ókláruðum FDM teningum oft ásættanleg eins og-er.

Að vita hvaða málma deygjurnar þínar geta myndað og hversu þykkar þú getur ýtt þeim kemur rekstrarumslagið á fót. Næsta spurning er megindlegri: nákvæmlega hversu mikinn kraft myndar tiltekin mótunaraðgerð og getur dauðinn þinn lifað hana af?

Þvingunarútreikningar og hámarksfjöldi pressunnar

Þú veist hvaða málm þú ert að mynda og hversu þykkur hann er. Þú hefur valið deyjaefni með þekktan þjöppunarstyrk. Mikilvæga skrefið á milli þessara tveggja gagnapunkta er að mæla nákvæmlega hversu mikinn kraft mótunaraðgerðin framkallar - og hvort prentaða teningurinn þinn geti tekið það í sig án skelfilegrar bilunar. Þetta er útreikningur á mótunarkrafti fyrir þrívíddarprentaða deyjur sem flestir leiðsögumenn taka aldrei á.

Áætla mótunarkraft fyrir málmplötur

Hefðbundin loft-beygjutonnaformúla,mikið notað í þrýstibremsuaðgerðum, gefur áreiðanlegan upphafspunkt:

Myndar tonn={[575 x (efnisþykkt²)] / Deyja-opnunarbreidd / 12} x Lengd beygju x Efnisstuðull

Efnisþykkt,-opnunarbreidd og beygjulengd eru allt í tommum. Fasti 575 er kvarðaður gegn AISI 1035 köldu-valsuðu stáli við 60.000 PSI togstyrk. Til að aðlaga þetta fyrir aðra málma, notarðu efnisstuðul - sem er hlutfall togstyrks málmplötunnar við þá 60.000 PSI grunnlínu. Nokkrir algengir þættir:

• Dautt mjúkt ál (H-röð): 0.5
• T-6 ál: 1.0 - 1.2
• Milt stál (AISI 1035): 1.0
• 304 ryðfríu stáli (84.000 PSI tog): 1.4
• Messing (glæður, ~45.000 PSI togþol): 0.75

Ímyndaðu þér að þú sért að beygja 1,0 mm (0,040 tommu) glært ál yfir 6 mm (0,25 tommu) deyjaop með 100 mm (4 tommu) beygjulengd. Að tengja þessi gildi í: {[575 x (0.040²)] / 0,25 / 12} x 4 x 0.5=um það bil 0,06 tonn, eða um 540 N af krafti. Það er þægilega innan getu flestra nælon- eða pólýkarbónatdeyja.

Sambandið er mikilvægt að innræta: mótunarkraftur eykst meðferninguraf efnisþykkt. Tvöfalda plötuþykktina og þú fjórfaldar tilskilinn kraft. Þessi veldismælikvarða er ástæðan fyrir því að þykktarmörkin í fyrri hlutanum eru til staðar - prentaðar teygjur ná þrýstilofti sínu hratt þegar mælikvarði eykst.

Ýttu á Tonnage Limits fyrir prentað verkfæri

Hversu mikinn kraft ræður prentuð teygja? Svarið liggur í því að bera saman reiknaðan mótunarkraft við þrýstistyrk teningarinnar sem dreift er yfir snertiflöt hennar.

Hér er hugmyndaramman: ef andlitið þitt hefur 500 mm snertiflötur²og deyjaefnið hefur 100 MPa þrýstiþol, fræðilegt hámarksálag fyrir varanlega aflögun er 50.000 N (u.þ.b. 5 tonn). Þrýstingamörkin fyrir plastverkfæri eru einfaldlega snertiflötur mótsins margfaldað með þrýstiþoli þess, síðan minnkað með öryggismörkum.

Lykilbreytur verkfræðingar ættu að taka tillit til þegar þeir ákveða hvort prentuð teygja lifi af tiltekna aðgerð:

• Togstyrkur úr málmplötum- ákvarðar mótunarkraft beint með efnisstuðlinum
• Bladþykkt (ferningur)- ríkjandi breytan í kraftjöfnunni
• Lengd beygju- lengri beygjur framleiða hlutfallslega meiri heildarkraft
• Deyja-opnunarbreidd- þrengri op safna krafti og auka tonnafjöldaþörf
• Deyja snertisvæði- stærri snertifletir dreifa krafti yfir meira efni, sem dregur úr staðbundinni streitu
• Þrýstiþol deyja efnis- hámarksálagið sem teningurinn þolir án varanlegrar aflögunar
• Öryggisstuðull- lögboðin niðurfelling sem notuð er til að taka tillit til efnisbreytileika og skyndilegra bilunarhama

Öryggismörkin fyrir aukefnaframleidda stimplunardeyjur verðskulda sérstaka áherslu. Stáldeyja sem hlaðnar eru yfir getu þeirra afmyndast smám saman - þeir sveppir, þeir gefa sig sýnilega, þeir gefa viðvörun. Prentaðar fjölliða deyjur gera það ekki. Þau brotna skyndilega og án undangenginnar aflögunar, sérstaklega stíf plastefni og gler-fyllt efni. Þessi brothætta bilunarhamur þýðir að þú getur ekki treyst á sjónræna skoðun til að greina ofhlaðinn deyja sem nálgast mörkin.

Fyrir fjölliðamót, notaðu lágmarksöryggisstuðul sem er 3x - sem þýðir að útreiknaður mótunarkraftur þinn ætti ekki að fara yfir einn-þriðjung af fræðilegri þjöppunargetu teningsins. Fyrir stíft plastefni, sem mistakast með núllviðvörun, er 4x öryggisstuðull hentugri. Aðeins sterkt nælon og pólýkarbónat, sem sýna smá plastaflögun fyrir brot, getur réttlætt að vinna nær 2,5x mörkum.

Hagnýt athugun: reiknaðu mótunarkraftinn þinn með formúlunni hér að ofan, deilið þjöppunargetu teningarinnar (afkaststyrk x snertiflötur) með þeim krafti og staðfestu að hlutfallið sem myndast standist öryggisþröskuldinn þinn. Ef það gerir það ekki hefurðu þrjá möguleika að - auka snertiflötinn, skipta yfir í sterkara efni eða minnka þykkt plötunnar. Það er ekki-sparnaðarráðstöfun að keyra útprentaða tening nálægt útreiknuðum mörkum þess. Það er leið til skyndilegrar bilunar í verkfærum, skemmdra vinnuhluta og hugsanlegra pressutjóna.

Þessir kraftaútreikningar segja þér hvort hægt sé að lifa af einu myndandi höggi. En hagkvæmni verkfæra er háð fleiri en einu höggi - endingartíma deyja, endurtekningarkostnaði, og jöfnunarrúmmáli- á móti hefðbundnum vélknúnum verkfærum skilgreinir hvort prentaðar teygjur spara í raun peninga yfir allan líftíma verkefnisins.

Kostnaðarramma-ávinningsramma og sundurliðun-jöfn greining

Prentaður teningur sem kostar $40 hljómar eins og klár vinningur yfir $2.000 vélknúið verkfæri. En sá samanburður hunsar það sem raunverulega veldur kostnaði við verkefnið: hversu marga hluti hver skurður framleiðir fyrir bilun, hversu margar hönnunarendurtekningar þú brennir í gegnum og í hvaða magni ódýrara tólið hættir að vera ódýrara. Raunverulegur þrívíddarprentaður deyjakostnaður samanborið við CNC vélað verkfæri krefst heildarkostnaðarlinsu - sem gerir grein fyrir verkfærum, endurtekningu og-hagkvæmni fyrir alla þróunarbogann.

Kostnaður á hlut yfir líftíma deyja

Fjöldi hluta prentaðs deyja er mjög mismunandi eftir efni og alvarleika myndunar. Vel-hönnuð nælonmót sem framkvæma einfaldar beygjur í þunnu áli getur lifað af í 200 til 500 lotur. Stíf plastefni undir hóflegu álagi gæti sprungið eftir 50 til 150 hluta. PLA? Oft eins tölustafir á undan sýnilegri niðurbroti.

Þessi líftími ákvarðar beint kostnað á hvern hluta með þrívíddarprentuðum teyjum. $40 nælonmót sem framleiðir 200 góða hluta kostar $0,20 á hlut í verkfæri. $2.000 CNC-vinnaður stáldúa sem framleiðir 100.000 hluta kostar $0,02 á hlut. Að nafnvirði vinnur stál - en aðeins ef þú þarft raunverulega 100.000 hluta og hönnunin breytist aldrei.

Raunverulega kostnaðarjöfnan, lántökurHeildarkostnaður við eignarhaldnotað í gegnum framleiðsluferla, lítur svona út:

Heildarkostnaður verkfæra=(Kostnaður á dögun x Fjöldi endurtekningar) + (Misheppnaðar prentanir x Efniskostnaður) + Eftir-vinnsluvinnu

Sérhver hönnunarendurskoðun þýðir nýtt deyja. Með prentuðu verkfæri kostar þessi endurskoðun $ 40 og fjórar klukkustundir. Með vélknúnum verkfærum kostar það $2.000 og tvær til fjórar vikur. Ef verkefnið þitt fer í gegnum sex endurtekningar áður en þú klárar rúmfræði hlutar -, er algeng atburðarás í nýrri vöruþróun -, kostar prentaða verkfæraslóðin u.þ.b. 240 Bandaríkjadali. Vélræna slóðin kostar $12.000, að því gefnu að þú nennir jafnvel að endur-klippa það oft í stað þess að giska og vona.

Brot-jöfn greining á hefðbundnum verkfærum

Jöfnunarrúmmál prentaðra stimpla er á krosspunkti þar sem uppsafnaður verkfærakostnaður fyrir hvern-hluta á prentuðu móti jafngildir afskrifuðum kostnaði vélrænnar mótunar. Fyrir neðan það magn vinnur prentunin. Fyrir ofan það tekur vinnslan við.

Mynstrið er skýrt: prentaðar teygjur ráða yfir frumgerð og staðfestingarfasa þar sem hönnun breytist oft og framleiðslumagn hefur ekki orðið að veruleika. Iðnaðargögn staðfesta þessa kraftmiklu - 3D prentun heldur tiltölulega flötum kostnaðarferil sem styður lítið magn, en ferlar með mikla verkfærafjárfestingu verða aðeins hagkvæmir þegar NRE er dreift yfir þúsundir eininga.

Endurtekningafjöldi er falinn margfaldari. Verkefni með tveimur hönnunarbreytingum gæti slitnað jafnt og þétt við 300 hluta á vélknúnum verkfærum. Sama verkefni með átta endurskoðunum - ekki óvenjulegt á fyrstu-stigi vöruþróunar - gæti ekki breyst fyrr en 2.000 hlutar vegna þess að hver véluð endurskoðun mata bætir þúsundum í óafturkræfum kostnaði. Prentaðar deyja gleypa hönnunaróstöðugleika fyrir næstum ekki neitt.

Þar sem efnahagslegi kosturinn hverfur: þegar hönnunin þín er frosin fer magnið yfir 500 hlutar og líftími deyja skiptir meira máli en endurtekningarhraði. Á þeim tímapunkti yfirgnæfir endingarbilið kostnaðarsparnaðinn í upphafi, og hver endurprentun bætir við núningi sem ein hert stáldeyja eykur algjörlega.

Þessi jafna-jafnvægisstærðfræði gerir ráð fyrir að prentuðu teningarnir þínir virki í einangrun. Í reynd útvíkka mörg teymi gagnlegt úrval prentaðra verkfæra með því að sameina það með hefðbundnum efnum - blendingsaðferðum sem ýta endingu og getu deyja umfram það sem hrein fjölliða getur náð á eigin spýtur.

Hybrid nálgun og hraðprófunaraðferðir

Hreinir fjölliða deyjur hafa loft. Hreint vélknúið stáldeyja hefur verðgólf. Á milli þessara tveggja öfga er úrval af blendingsverkfærum fyrir frumgerð úr plötum sem taka lán frá báðum heimum - með því að nota prentaða rúmfræði sem grunn á sama tíma og hefðbundnum efnum er bætt við nákvæmlega þar sem þau eru nauðsynleg til að takast á við meira álag, lengja líftíma eða bæta yfirborðsgæði.

Þetta eru ekki framandi aðferðir. Þetta eru hagnýtar uppfærslur sem teymi beita stigvaxandi þar sem mótandi kröfur vaxa fram úr því sem sjálfstæður prentaður teningur getur skilað.

Styrking á prentuðum dælum með málminnskotum

Algengasta bilunarpunkturinn á prentuðu teningi er mótunarkanturinn - lítill radíus þar sem málmplötur beygjast í kringum verkfærið. Þetta einbeitta snertisvæði sér hámarksþjöppunarálagi og slitnar hraðast. Styrking þrívíddarprentaðra móta með málminnskotum á þessum mikilvægu svæðum lengir líftíma verkfæra verulega án þess að endurbyggja allt mótið í stáli.

Aðferðin er einföld: hannaðu dúkkuna með innfelldum vösum á háum-slitsvæðum, þrýstu síðan-að eða festu herta stálpinna, stinga eða vélræna innlegg í þá vasa. Prentaða líkaminn sér um rúmfræði og röðun, en málminnskotið sér um raunverulega mótunarsnertingu. Teningur sem gæti lifað af 100 lotur þar sem hreint nylon getur náð 1,000+ lotu með stál-innskotsbrúnum.

Algengar innsetningaraðferðir eru:

• Hertir stöngpinnar við beygjuradíuna þar sem málmplötur vefjast um brún teygjunnar
• Flatslípaðar stálplötur tengdar við mótunarflötinn fyrir jafna álagsdreifingu
• Þráður innfelldur við prentun (með því að nota hlé-og-innsetningartækni) fyrir uppsetningar- og jöfnunareiginleika

Stuðningsaðferðir fyrir lengri deyjalíf

Þegar rúmfræði teninganna er flókin en burðarþörfin er meiri en það sem fast-fyllingarplast getur haldið uppi, breytir prentuðu skelinni með stífu fylliefni viðkvæmu verkfæri í öflugt verkfæri. Epoxý-bakaðar þrívíddarprentaðar deyjaskeljar eru sérstaklega áhrifaríkar - þú prentar þunnt-veggað mót með nákvæmum mótunarflötum, fyllir síðan innra holrúmið með áli-fylltu epoxýi eða byggingarúretani.

Rannsóknir áblendingur hröð verkfæri með mismunandi bakefnikomst að því að bakhlið úr áli gaf besta jafnvægið milli kostnaðar, víddarnákvæmni og vinnsluskilvirkni - sem jók afköst um 68% samanborið við ótryggð verkfæri á sama tíma og umritunarhlutfalli var haldið yfir 93%.

Hér er framvinda blendingsstyrkingaraðferða, raðað frá einföldustu til fullkomnustu:

1. Sand- og húðmyndandi yfirborð- Fylltu laglínur með þunnu epoxýi, sandsléttar. Bætir endingu yfirborðsins með engum byggingabreytingum á mótunarhlutanum.
2. Þrýstu-málminnleggjum við slitbrúnirnar- Stálpinnar eða slípaðar pinnar við beygjuradíus. Lengir endingartíma brúnarinnar 5-10x með lágmarkshönnun.
3. Epoxý-fyllir dúfuna að innan- Prentaðu hola skel með nákvæmri ytri rúmfræði og helltu síðan áli-fyllt epoxý inn í. Epoxýið veitir þjöppunarstuðning á meðan prentaða skelin heldur víddarnákvæmni.
4. Festu prentaða deyja á vélræna málmplötu- Notaðu prentaða íhlutinn sem nákvæmnismótandi yfirborð, boltað eða tengt við stál- eða álplötu sem gleypir magnpressukraft. Þetta aðskilur rúmfræðivandamálið (meðhöndlað með prentun) frá byggingarvandanum (meðhöndlað með málmi).
5. Notaðu prentaða deyjur sem mynstur fyrir steypt úretan eða epoxýverkfæri- Prentaðu nákvæma aðalrúmfræði, steyptu síðan úr-úretan- eða epoxýsamsettum steypum úr þeim meistara. Eitt prentað mynstur myndar margar steyptar teygjur, sem hver um sig endist í hundruð lota. Þessi nálgun er skynsamleg þegar þú þarft nokkur eins deyjasett eða þegar prentað efnið sjálft ræður ekki við mótunarumhverfið.

Hvert skref upp bætir við kostnaði og tíma, en margfaldar líka deyjagetuna. Lykilatriðið er að þú þarft ekki að velja á milli prentaðra og hefðbundinna - þú sameinar þau í viðmótinu þar sem hver tækni skilar sínu besta.

Að sannreyna hluta fyrir fulla fjárfestingu í verkfærum

Hybrid deyjur leysa endingarvandamál verkfæra. En það er víðtækari löggildingarspurning sem prentuð deyja ein og sér getur ekki svarað: mun stimplaði hlutinn virka í endanlegri umsókn sinni? Mynduð frumgerð sem gerð er úr prentuðu teningi staðfestir rúmfræði og grunnfestingu, en samt sem áður fangar hún ekki efnishegðun, fjaðraeiginleika-baks eða yfirborðsgæði framleiðslu-stimplaðs hluta.

Þetta er þar sem þróunarvinnuflæðið nýtur góðs af því að staðfesta stimplaða hluta fyrir framleiðsluverkfæri í gegnum viðbótarleið. Frekar en að hoppa beint úr prentuðum-frumgerðum í $10,000+ hertar framleiðsludeyjur, setja reyndur teymi inn hraða frumgerð sem framleiðir raunverulega málmhluta - með CNC vinnslu eða faglegri plötusmíði - til að staðfesta framleiðslugetu og virkni.

Rökfræðin er hljóð: prentuðu teningurinn þinn sannaði að rúmfræðin virkar. CNC-frumgerð eða tilbúið málmsýni sannar að hluturinn virki við raunverulegar aðstæður, með framleiðslu-tæmandi efniseiginleika og yfirborðsáferð. Þessi tveggja-fullgilding tekur á vandamálum með DFM (dröghorn, lágmarksradíus, fjöðrunar-afturheimildir) áður en þú skuldbindur fjármagn til framleiðsluverkfæra.

Teymi sem nota þjónustu eins ogHröð frumgerð YICHENnálgast þetta bil með því að sameina CNC vinnslu og málmplötuframleiðslu til að framleiða hagnýt málmsýni með snemma DFM endurgjöf. Niðurstaðan er fullgilt hlutahönnun - staðfest bæði rúmfræðilega (með prentuðum teningum) og virkni (með frumgerðum málmhlutum) - áður en nokkur framleiðslumót er skorið. Þessi tveggja-þrepa sannprófun sparar venjulega mun meira í endurskoðun verkfæra sem forðast er að gera en hún kostar í frumgerðaþjónustu.

Hybrid aðferðir lengja það sem prentuð teygja getur líkamlega áorkað. En sérhver nálgun hefur samt takmörk - þar sem efnisþreyting, kraftþörf eða rúmmálsþörf ýtir undir það sem samsetning prentaðra og styrktra verkfæra getur haldið uppi á áreiðanlegan hátt.

Takmarkanir og hvenær á að fara út fyrir prentaða teygjur

Sérhver verkfæraaðferð hefur bilunarumslag. Prentaðir teygjur eru engin undantekning og að láta eins og annað myndi grafa undan öllu sem þessi handbók hefur komið á fót. Þrívíddarprentuðu bilunarstillingarnar og mörkin eru raunveruleg, fyrirsjáanleg og - ef hunsað - dýr. Að vita nákvæmlega hvar þessi verkfæri bila gerir þér kleift að nota þau af öryggi innan getugluggans og skipta yfir í erfiðari verkfæri á réttu augnabliki í stað þess að vera of seint.

Þegar prentuð deyja bilar

Bilun lítur ekki alltaf út eins og dramatísk sprunga á miðju-slagi. Oftar er það hægfara niðurbrot sem framleiðir sífellt ónákvæmari hluta þar til teningurinn verður ónothæfur. Hér eru sérstakar aðstæður þar sem prentað verkfæri nær takmörkunum:

• Farið var yfir tonnaþak:Fjölliða deyjur geta ekki lifað af krafta sem eru umfram þrýstiþol þeirra margfaldað með snertiflötur, jafnvel einu sinni. Eitt ofhleðslutilvik veldur tafarlausu brothættu broti í stífum kvoða eða varanlegum mulningi í hitaplasti. Það er enginn bati - teningurinn er rusl.
• Þreyta og skrið í prentun undir álagi:Jafnvel við krafta langt undir einstaks-mörkum, veldur endurtekin hjólreiðar uppsafnaðan skaða.Skriðaflögun í þrívíddarprentuðum fjölliðumá sér stað þegar sameindakeðjur renna framhjá hvor annarri við viðvarandi eða endurtekið álag, sem leiðir til varanlegrar víddarbreytingar með tímanum. FDM plast er sérstaklega viðkvæmt vegna þess að lægra bræðsluhitastig þeirra þýðir að umhverfishiti flýtir fyrir þessari sameindahreyfingu. Teygja sem mælist fullkomlega í lotu eitt getur verið 0,1-0,3 mm of stór eftir lotu 200.
• Hitanæmi:Hitastig í verkstæði yfir 30-35 gráður C mýkir verulega PLA og venjulegt kvoða. Núningur-varmi í hröðum hjólreiðum eykur vandamálið. Deyja sem virkar vel í loftslagsstýrðri rannsóknarstofu gæti bilað í sumarbílskúr eða verksmiðjugólfi án loftkælingar.
• Geómetrísk flækjustigmörk:Djúpdrættir, samsettar línur með þéttum radíum og framsæknar deyjaaðgerðir kynna margþætt-álagsástand sem prentað efni höndlar illa. Togálag þvert yfir lagbindingar í FDM-mótum, eða álagsstyrkur við þunna eiginleika í plastefnismótum, skapa ófyrirsjáanlega bilunarpunkta sem ekkert magn af fyllingu bætir upp.
• Niðurbrot yfirborðs:Myndandi snerting slípar smám saman og pússar yfirborð deygjunnar, breytir úthreinsunarmáli og yfirborðsáferð. Mjúk efni eins og nælon slitna hraðar en stíft kvoða en mistakast með þokkafullri hætti - og það er hægara niðurbrot á móti skyndilegri sprungu.
• Málsvif án viðvörunar:Ólíkt stáldeyjum sem aflagast sýnilega fyrir bilun, geta fjölliðamót skríða í vídd á meðan þau virðast enn ósnortinn. Þú munt ekki sjá vandamálið fyrr en myndaðir hlutar byrja að mistakast skoðun. Skrið í fjölliður á sér stað jafnvel við stofuhita vegna seigjaeiginleika þeirra, þar sem viðvarandi hleðsla veldur því að keðjur teygjast og endurraðast varanlega.

Rúmmálsþröskuldurinn fyrir þrívíddarprentaða stimplunarverkfæri er venjulega á milli 200 og 500 hlutar fyrir vel-hönnuð hitaþjála mót, og 50 til 150 hlutar fyrir plastefni undir hóflegu álagi. Þetta eru ekki erfið mörk - þau breytast með efnisvali, myndun alvarleika og umhverfisaðstæðum. En þeir tákna svæðið þar sem uppsafnað slit, skrið og víddarsvif gera hvern síðari hluta óáreiðanlegri en sá síðasti.

Rúmmálsþröskuldar og umskipti yfir í framleiðsluverkfæri

Að vita hvenær á að skipta úr prentuðu til vélrænna deyjum er ekki einn ákvörðunarstaður. Það er framfarir sem fylgja náttúrulegum línum vöruþróunar:

1. Prentaðar teygjur fyrir löggildingu rúmfræði (1-50 hlutar):Staðfestu að beygjuhornin, mynddýpt og heildarformið virki eins og hannað er. Samþykkja yfirborðsófullkomleika og víddarfrávik sem verð á hraða.
2. Hraðgerðir-málmhlutar fyrir virkniprófun (5-20 hlutar):Þegar rúmfræði hefur verið staðfest með prentuðu-mótun, framleiðið raunverulega málmhluta með CNC vinnslu eða faglegri framleiðslu til að staðfesta efnishegðun, fjöðrun-til baka og frammistöðu við raunverulegar þjónustuaðstæður. Þjónusta eins ogHröð frumgerð YICHENbrúa þetta bil með því að útvega CNC-frumgerða og tilbúna málmhluta sem staðfesta framleiðni - sem grípur DFM vandamál áður en þú fjárfestir í hertu verkfærum.
3. Framleiðsluverkfæri fyrir rúmmál (500+ hlutar):Fjárfestu í CNC-véluðum stálmótum með fullgildingu á rúmfræði og framleiðnihæfni staðfest í fullvissu um að engin dýr endurskoðunarlota bíði.

Þessi áfangaaðferð lágmarkar heildaráhættu verkefnisins. Prentaðar deyja gleypa hönnunaróstöðugleika snemma þróunar. Hröð-frumgerð málmhluta staðfestir að endanleg hönnun er í raun hægt að framleiða í mælikvarða. Framleiðsludeyfir verða aðeins skornir einu sinni, fyrir frosna hönnun.

Áður en þú skuldbindur þig til einhverrar aðferðar skaltu fara í gegnum þennan matsgátlista fyrir sérstaka umsókn þína:

• Er mótunarkrafturinn þinn undir-þriðjungi af þjöppunargetu mótunarefnisins? Ef ekki er prentað verkfæri undirstærð.
• Þarftu meira en 500 eins hluta? Ef svo er, þá er hagfræðin ívilnandi við vélknúin deyja án tillits til prentunarmöguleikans.
• Krefst formaði hlutinn yfirborðsgæði undir Ra 1,6? Prentaðar teygjur án víðtæks frágangs skila þessu ekki.
• Mun deyja virka við hitastig yfir 35 gráður C? Tekur þátt í mýkingu efnis og hraðari skrið.
• Felur rúmfræðin í sér djúpdrætti eða samsett form með togálagi þvert yfir teningsflötinn? Þetta ýtir prentuðu efni inn á ófyrirsjáanlegt bilunarsvæði.
• Geturðu þolað +/- 0.2 til 0,5 mm víddarbreytingar í framleiðslulotu? Ef þörf er á þéttari samkvæmni er stálverkfæri svarið.

3D prentuð stimplun koma ekki í staðinn fyrir hefðbundin verkfæri. Þeir eru þróunar-fasahraðall sem fellur saman vikna afgreiðslutíma og þúsundir dollara í klukkustundir og vasabreytingar - innan skilgreinds getu. Notaðu þau þar sem þau skara fram úr, skiptu um þegar þau gera það ekki, og þú munt ná framleiðsluverkfærum hraðar, ódýrari og koma færri á óvart en teymi sem sleppa fullgildingarskrefunum.

Algengar spurningar um þrívíddarprentaðar stimplingar

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

Líftími deyja fer mjög eftir prentefninu og alvarleika myndunar. Vel-hönnuð nælon- eða pólýkarbónatmót sem framkvæma einfaldar beygjur í þunnu áli lifa venjulega af 200 til 500 lotur. Stíf plastefni við miðlungs álag endast um 50 til 150 hlutar. PLA deyr oft niður í eins-stafa notkun. Blendingaraðferðir, eins og að bæta við stálinnskotum við beygjuradíus eða epoxý-til að fylla innri dýnuna, geta lengt líftímann í 1,000+ lotur með því að styrkja-slitssnertisvæði með miklum{13}}sliti á sama tíma og prentaðan búk er geymd fyrir magn rúmfræði.

2. Hvaða málma er hægt að stimpla með þrívíddarprentuðum teyjum?

Mjúkir, sveigjanlegir málmar í glæðu skapi virka best með fjölliðamótum. Gleyptar álblöndur (1100, 3003, 5052, 6061-O) eru tilvalin umsækjendur, fylgt eftir með glóðu kopar, dauður mjúkum kopar og þunnt -mjúkt stál. Ryðfrítt stál er almennt efri mörkin, takmörkuð við mjög þunnt efni (undir 0,6 mm) með há-styrkleikaefni eins og kolefnis-trefja nylon. Tilgreindu alltaf glaðað eða dautt mjúkt skap þegar þú pantar málmplötur fyrir prentað mótun, þar sem harðari skap getur tvöfaldað nauðsynlegan beygjukraft.

3. Eru þrívíddarprentaðar stimplunardeyjur ódýrari en CNC vélræn verkfæri?

Fyrir frumgerð og bindi undir 500 hlutum kosta prentaðar deyja verulega minna. Einn nælondiskur kostar $15 til $50 á móti $1.500 til $10.000 fyrir CNC-vélað stál. Kostnaðarávinningurinn eykst með hverri hönnunarendurtekningu, þar sem endurprentun endurskoðaðrar deyja kostar vasabreytingu samanborið við endurvinnslu. Hins vegar snýst hagkvæmnin við yfir 500 til 1.000 hlutum vegna þess að vélar úr stáli endast í 50.000 til 500,{18}} lotur, akstur á -hluta verkfærakostnaðar undir $0,10. Teymi eins og hraða frumgerðaþjónusta YICHEN hjálpa til við að brúa þetta bil með því að staðfesta framleiðslugetu hluta með CNC-frumgerðum málmsýnum áður en þeir skuldbinda sig til dýrra framleiðsludeyða.

4. Hvað er besta 3D prentunarefnið til að stimpla deyjur?

Kolefnis-trefja-styrkt nælon býður upp á sterkasta heildarafköst fyrir flest stimplunarmót. Það sameinar þrýstistyrk um 100 til 130 MPa með framúrskarandi víddarstöðugleika, lítilli varmaþenslu og viðnám gegn skrið undir endurteknu álagi. Fyrir fjárhagslega frumgerð veitir venjulegt nylon (PA6 eða PA12) gott jafnvægi á hörku og kostnaði. Stíf verkfræðikvoða frá SLA prenturum skilar frábærri yfirborðsáferð og samsætumyndun en bilar skyndilega án viðvörunar við ofhleðslu. Efnisval ætti að passa við sérstakan mótunarkraft þinn, fjölda hringrása og yfirborðsgæðakröfur.

5. Hvernig reiknarðu út hvort þrívíddarprentaður teningur geti séð um ákveðna mótunaraðgerð?

Reiknaðu nauðsynlegan mótunarkraft með því að nota -beygjutonnaformúluna, sem tekur þátt í þykkt blaðsins í öðru veldi, beygjulengd, opnunarbreidd dúnings- og efnismargfaldara sem byggir á togstyrk álfelgurs. Berðu síðan þennan kraft saman við þjöppunargetu teningsins þíns (afkastastyrkur margfaldaður með snertiflötur). Notaðu lágmarksöryggisstuðul sem er 3x fyrir hitaplast og 4x fyrir stífa kvoða, því fjölliða deyr brotnar skyndilega án viðvörunar ólíkt stáldeyjum sem aflagast smám saman. Ef öryggishlutfallið fer niður fyrir viðmiðunarmörk skaltu auka snertiflöt deyja, skipta yfir í sterkara efni eða minnka þykkt blaðsins.