CNC در مقابل چاپ سه بعدی: هزینه، تحمل و راهنمای تولید

از چاپ سه بعدی برای- اعتبار سنجی مفهومی در مراحل اولیه، کانال های داخلی پیچیده، و ماکت های هندسی بدون بار-در مواردی که زمان تحویل کمتر از 48 ساعت است، استفاده کنید. به محض اینکه طراحی شما به استحکام ساختاری، تحمل ابعادی کمتر از 0.05 ± میلی‌متر، ویژگی‌های واقعی مواد همسانگرد مانند Al6061-T6، POM{10}}C یا PEEK، آب‌بندی بدون فشار یا مقادیر تولید بیش از 20 نیاز داشت، به ماشین‌کاری CNC بروید.

از نمونه اولیه تا تولید: چه زمانی باید ماشینکاری CNC یا چاپ سه بعدی را انتخاب کنید؟

انتخاب بین ماشینکاری CNC و چاپ سه بعدی تعیین می کند که آیا یک برنامه توسعه سخت افزار با نقاط عطف راستی آزمایی خود مطابقت دارد یا در سفارشات تغییر مهندسی پرهزینه (ECO) متوقف می شود. در تولید قراردادی، روش‌های افزایشی و تفریقی، جریان‌های کاری مکملی هستند که برای مراحل خاصی از چرخه عمر محصول طراحی شده‌اند. درک کردنچه زمانی به جای پرینت سه بعدی از CNC استفاده کنیماز خرابی های مکانیکی در حین آزمایش روی میز عملکردی جلوگیری می کند و از حاشیه های واحد به عنوان مقیاس های حجم تولید محافظت می کند.

نمونه اولیه برای تولید: بررسی واقعیت کارگاهی در مورد تصمیمات مهندسی

محدودیت های تولید همیشه در نرم افزار مدل سازی CAD ظاهر نمی شوند. در Xiamen Dazao Machinery، بخش تولید اغلب زمانی که انتخاب‌های نمونه‌سازی سریع{1}در تست صلاحیت فیزیکی شکست می‌خورد، درخواست‌های انتقال دریافت می‌کند.

یک مورد معمولی شامل یک مشتری اتوماسیون بود که یک بلوک منیفولد هیدرولیک 15 مگاپاسکال را توسعه می داد. برای کوتاه کردن زمان انجام پروژه، تیم پروژه از تف جوشی مستقیم لیزری فلز (DMLS) با پودر AlSi10Mg برای ساخت واحدهای اعتبارسنجی عملکردی خود استفاده کرد.

در طول آزمایش فشار استاتیک، بلوک‌های چاپی نشت ریز{0}}شکافی را در گالی‌های سیال داخلی با 11.2 مگاپاسکال ایجاد کردند. علاوه بر این، رزوه‌های M4 داخلی چاپ‌شده به دلیل سختی موضعی کم مواد، تحت 1.8 نیوتن متر گشتاور مونتاژ حذف شدند. مشتری سه هفته از کار افتادگی سلول آزمایشی را متحمل شد و 4200 دلار خالی چاپ شده را از بین برد.

Dazao با انتقال قطعه به بیلت جامد Al6061-T6 با استفاده از ما مشکل را حل کرد.خدمات ماشینکاری سفارشی CNC. با استفاده از فرز چند محوری سفت و سخت، محل سوراخ‌ها را تا 0.015 میلی‌متر نگه داشتیم و عملکردی دقیق برای نشت-در فشار ضد 22.5 مگاپاسکال ارائه کردیم.

در حال ارزیابیCNC در مقابل چاپ سه بعدی برای نمونه های اولیهنیاز به بررسی دارد:

· توزیع بار دینامیکی، مقاومت در برابر ضربه و رفتار خستگی موضعی.

· دمای عملیاتی از -40 درجه تا +120 درجه و ضرایب انبساط حرارتی مواد متغیر است.

· ساختارهای مبدأ اندازه‌گیری و تحمل هندسی (GD&T)، استحکام{0}}کشش نخ و تناسب یاتاقان.

· پیشرفت هزینه کل از قطعات نمونه یکباره به تعداد 500+ واحد.

دقت ابعادی، یکپارچگی مواد و کیفیت سطح

برگه های داده برای سیستم های افزودنی عملکرد نظری را در شرایط اتاق تمیز برجسته می کند. در مقابل، ماشینکاری CNC کاهشی از ذخایر فرفورژه یا اکسترود شده گواهی شده، خواص متالورژیکی قابل پیش بینی و استاندارد شده را مطابق با استانداردهای ASTM و ISO ارائه می دهد.

تحمل ابعادی و تناسب مونتاژ (CNC در مقابل دقت چاپ سه بعدی)

در حال ارزیابیCNC در مقابل دقت چاپ سه بعدیمحدودیت های عملی برای طراحی مونتاژ ایجاد می کند:

· چاپ سه بعدی صنعتی (SLA، SLS، SLM/DMLS):تحمل قابل تکرار استاندارد بین 0.10 ± میلی متر و 0.30 ± میلی متر است. اجزای افزودنی انقباض غیریکنواخت، پیچش حرارتی در دهانه‌های مسطح بزرگ و محدودیت‌های قطر لکه لیزری (معمولاً 0.07 میلی‌متر تا 0.12 میلی‌متر) را تجربه می‌کنند. پرس های بحرانی{7}}مثل سوراخ های بلبرینگ H7 بدون ماشینکاری ثانویه قابل چاپ نیستند.

· ماشینکاری CNC دقیق:Dazao تلرانس های خطی را از 0.005 ± تا 0.025 ± میلی متر کنترل می کند، به دنبال تعیین شده مامشخصات تحمل CNC نمونه اولیه آلومینیوم. تکرارپذیری موقعیت (0.002± میلی‌متر) روی قاب‌های ماشین سفت و سخت از اعوجاج هندسی غیرقابل پیش‌بینی در وجه‌های جفت عملکردی جلوگیری می‌کند.

برای پروژه های مهندسی دقیق، ارجاع دادنتحمل های استاندارد ماشینکاری آلومینیومقبل از انتشار نقشه های تولیدی، به تنظیم فراخوان های بعدی امکان پذیر کمک می کند.

یکپارچگی مکانیکی و ناهمسانگردی (CNC در مقابل مواد چاپ سه بعدی)

یک تفاوت فیزیکی کلیدی بینCNC در مقابل مواد پرینت سه بعدیهمسانگردی ساختاری است.

· ناهمسانگردی افزودنی (Z-لایه بندی محور):فرآیندهای بستر FDM، SLA، SLS و پودر فلز-عملکرد مکانیکی وابسته به جهت{1} را نشان می‌دهند. بارهای کششی اعمال شده در جهت ساخت، مستقیماً بر روی مرزهای همجوشی بین{3}لایه‌ها، جایی که استحکام کششی معمولاً 15 تا 40 درصد کمتر از سطح افقی است، می‌کشد. تحت بارهای خمشی یا برشی چرخه ای، شکستگی ها در امتداد این مرزهای جوش منتشر می شوند.

· سهام CNC ایزوتروپیک:ماشینکاری فلز را از شمش های ریخته گری، نورد شده یا اکسترود شده که در ما موجود است حذف می کنددارای گواهینامه مهندسی پلاستیک و آلیاژ فلز. ذخایر جامد ساختارهای دانه ای یکنواخت، حفره های میکرو{1} داخلی صفر، و عملکرد بازدهی ثابت در همه جهت گیری های فضایی را فراهم می کند.

هنگامی که یک قطعه با بارهای دینامیکی بالا، خم شدن کنسول یا محفظه سیال مواجه می شود، مواد بیلت فرفورژه جداسازی غیرمنتظره لایه را از بین می برند.

ناهمواری سطح و گردش کار پایان

از آنجایی که قطعات تخت -پودر چاپی- دارای زبری سطحی هستند (R_a) بین 6.3 میکرومتر و 12.5 میکرومتر. تولید سطوح جفت گیری صاف نیاز به انفجار دستی، سنباده زدن یا صاف کردن شیمیایی دارد.

آسیاب CNC به صورت{0}}روی سطح برش R می‌رسد_a 1.6 میکرومتر با ابزار استاندارد و تا R_a0.4 میکرومتر تا 0.8 میکرومتر در مسیرهای تکمیلی با سرعت بالا یا چرخش استوانه‌ای دقیق. این خط پایه امکان استفاده مستقیم ازاستانداردهای تکمیل و آندایز کردن سطح آلومینیوم، آبکاری نیکل الکترولس، یا غیرفعال کردن بدون قبل{0}}جلد شدید.

بینش کارگاه: 3 Traps Generic Manufacturing Guides Miss

مقایسه فرآیندهای استاندارد اغلب پرینت سه بعدی و فرز CNC را به صورت جداگانه انجام می دهد. داده های کف تولید سه خطر خاص را نشان می دهد که بر نتایج آزمایش و بودجه پروژه تأثیر می گذارد.

تله 1: سربار ماشینکاری ثانویه در چاپ سه بعدی فلزی

نشریات تجاری اغلب پیشنهاد می کنند که چاپ افزودنی فلزی اجزای پیچیده تمام شده را در یک مرحله ایجاد می کند. برای مهندسی دقیق، چاپ مستقیم فلز فقط به عنوان یک عملیات خالی کردن تقریباً-شبکه-شکل عمل می‌کند.

تولید می کندCNC در مقابل چاپ سه بعدی برای قطعات فلزیبه دنباله ای چند مرحله ای- نیاز دارد:

1. دوره چاپ:24 تا 60 ساعت در محفظه ساخت آرگون مهر و موم شده.

2. استرس{1}}درمان حرارتی تسکین دهنده:آنیل کوره خلاء در دمای 300 درجه تا 1050 درجه برای کاهش تنش های لیزری باقیمانده و جلوگیری از ترک خوردن در حین قطع صفحه پایه.

3. جداسازی سیم EDM:برش بخشی از صفحه زیرلایه ساخت ضخیم.

4. حذف پشتیبانی:آسیاب دستی و ترکیب نقاط تماس پشتیبانی.

5. ماشینکاری CNC 5 محوره ثانویه:دوباره-پرده را با فک‌های نرم سفارشی روی شیارهای حلقه O-، سوراخ‌های ریم H7، سطوح صاف آب‌بندی سطح آسیاب- و رزوه‌های ضربه‌ای دستگاه نصب کنید.

با در نظر گرفتن نرخ کارکرد ماشین، برنامه‌ریزی برای هر دو فرآیند، هزینه‌های EDM سیم، و پردازش حرارتی، یک قطعه فلزی-اغلب 2.5× تا 4× بیشتر از ماشینکاری کل جزء از بیلت جامد در مرکز CNC 5 محوره هزینه دارد.

تله 2: تداخل مونتاژ مکانیکی ماسک انطباق پلاستیک

مهندسانی که نمونه های اولیه پلاستیکی را تأیید می کنند اغلب از رزین های SLA یا نایلون SLS استفاده می کنند. یک مشکل رایج زمانی رخ می دهد که یک مجموعه حاوی چندین جزء به خوبی در نایلون SLS قرار می گیرد و چرخه می شود و تیم را به انتشار طرح برای تولید فلز سوق می دهد.

دیفرانسیل مدول را در نظر بگیرید:

· نمونه اولیه پلاستیکی (SLS نایلون 12، مدول خمشی ~ 1.5 گیگا پاسکال):شافتی با تداخل +0.03 میلی‌متر در داخل سوراخی با فاصله 0.02- میلی‌متر به‌طور الاستیک منحرف می‌شود و در نتیجه چرخش دستی صافی ایجاد می‌شود.

· قطعه فلزی تولید (Al6061-T6، مدول ~69 GPa):دقیقاً همین ابعاد باعث ایجاد انحراف الاستیک صفر می شود که منجر به گال شدن یا تشنج مکانیکی فوری می شود.

بررسی های سینماتیکی باید با استفاده از موادی که با مدول الاستیک آلیاژ تولید هدف مطابقت دارند تأیید شود.

تله 3:-تخلخل سطحی و خزش طولانی مدت- تحت بار

تولید افزودنی با ترکیب لایه به لایه مواد، اجزا را می سازد. حتی تحت پارامترهای لیزر بهینه شده، قطعات همجوشی بستر پودر فلز معمولاً دارای 0.2٪ تا 1.5٪ میکرو-تخلخل هستند.

در حالی که این مؤلفه ها ممکن است ارزیابی های مختصری را انجام دهند:

· تحت فشار سیال / پنوماتیک:حفره‌های میکرو{0}}در امتداد مرزهای دانه‌ها تحت فشار هیدرواستاتیک پایدار به هم متصل می‌شوند که منجر به کاهش فشار آهسته یا ریزش مایع از طریق بخش‌های نازک (زیر 2.0 میلی‌متر) می‌شود.

· تحت نیروی گیره استاتیک:پلیمرهای چاپ سه بعدی خزش ویسکوالاستیک را نشان می دهند. فلنج‌های پیچ‌دار، گیره‌های محکم- یا زبانه‌های فنری تحت کشش مداوم نیروی گیره‌ای را طی 72 تا 500 ساعت از دست می‌دهند و مجموعه‌ها شل می‌شوند.

برای فشار مداوم، سرویس خلاء، یا بستن مکانیکی دائمی، ارزیابیچاپ سه بعدی یا ماشینکاری CNC برای نمونه های اولیه کاربردیبرای جلوگیری از خرابی مزرعه، از سهام بیلت جامد حمایت می کند.

چارچوب تصمیم گیری مرحله به مرحله: از مفهوم تا اجرا-میزان تولید

برنامه های سخت افزاری از دروازه های طراحی ساخت یافته پیروی می کنند. انتخاب چاپ CNC یا سه بعدی برای قطعات به اهداف تأیید هر مرحله بستگی دارد:

· فاز 1 (تأیید اعتبار مفهومی) → چاپ سه بعدی (SLA / SLS / FDM)

· فاز 2 (تست عملکردی / DVT) → ماشینکاری CNC (Billet Stock CNC)

· فاز 3 (-پایلوت با حجم کم / PVT) → ماشینکاری CNC (CNC ثابت دسته ای)

· فاز 4 (تولید کامل) ← قالب گیری تزریقی یا ریخته گری با فشار بالا-

مرحله 1: کاوش مفهومی و مدل های ارگونومیک

در طول بررسی‌های اولیه هندسه، مدل‌های فضایی، و بررسی‌های اولیه سبک، چرخش سریع اولویت است.

· فناوری پیشنهادی:صنعتیقابلیت پرینت سه بعدی SLA و SLS سریع.

· هدف مهندسی:ظاهر طراحی صنعتی، ارگونومی دستگیره دستی، پاکت های فضایی PCB داخلی و فاصله دسته سیم را بررسی کنید.

· چرخش هدف:24 الی 48 ساعت

· میانگین هزینه:هر قطعه 30 تا 120 دلار

· محدودیت فرآیند:از آزمایش‌های افت دینامیکی، محفظه‌های حرارتی یا تست گشتاور ساختاری روی این قطعات اجتناب کنید، زیرا داده‌ها ویژگی‌های تولید را منعکس نمی‌کنند.

مرحله 2: تأیید عملکرد و تست استرس محیطی

هنگام ورود به تست تایید طراحی (DVT)، قطعات باید در برابر محیط های عملیاتی واقعی مقاومت کنند.

· فناوری پیشنهادی:ماشینکاری CNC 3 محوره و 5 محوره با استفاده از استوک یا صفحه میله جامد.

· هدف مهندسی:

· چرخه حرارتی از -40 درجه تا +120 درجه بدون خزش ابعادی یا اعوجاج.

· بررسی بار دینامومتر، آزمایش ارتعاش دینامیکی (MIL-STD-810G)، و آزمایش های سقوط.

· محتوی فشار مایع و آزمایش مهر و موم O-صورت حلقه-.

· انتخاب مواد:آلیاژهای تولید واقعی-شامل Al6061-T6، Al7075-T6، AISI 316L، POM-C و PEEK.

· محدودیت فرآیند:بررسی استانداردطراحی برای دستورالعمل های ساخت قطعات آلومینیومیبرای تأیید شعاع های داخلی (R بزرگتر یا مساوی 1.0 میلی متر) و اجتناب از ایجاد جیب داخلی عمیق که سایش ابزار را افزایش می دهد.

مرحله 3:-تولید پل کم حجم

بین نمونه‌سازی اولیه و ابزار تولید کامل، برنامه‌ها اغلب به 50 تا 1000 جزء تولیدی{3}} نیاز دارند.

· فناوری پیشنهادی:انتخاب ماشینکاری CNC یا پرینت سه بعدی برای تولید با حجم کم به نفع نصب سنگ قبر چند قسمتی در مراکز ماشینکاری CNC است.

· بهره وری سرمایه:از 15000 تا 80000 دلار هزینه ابزارآلات اولیه عبور می کند و 8 تا 14 هفته زمان تولید قالب را حذف می کند.

·

تضمین کیفیت:ماشینکاری قابلیت فرآیند مطابق با IATF16949 را ارائه می دهد (C_pkبزرگتر یا مساوی 1.33) در ویژگی های حیاتی، امکان تکرار دقیق را برای ارسال های نظارتی و واحدهای آزمایشی فراهم می کند.

تجزیه و تحلیل متقاطع هزینه کل: زمان تعویض فرآیندها

در حال تجزیه و تحلیلچاپ سه بعدی در مقابل هزینه ماشینکاری CNCساختارها نیاز به مقایسه سربار راه‌اندازی اولیه CAM با زمان‌های افزایشی در هر{0}}قسمت چرخه دارند.

مدل ساختار هزینه

کل هزینه ساخت (C_کل) با استفاده از این مدل های تولید محاسبه می شود:

هزینه کل CNC=C_CAM+C_فیکسچر+N×(t_چرخه×R_{دوک نخ ریسی}+V_شمش×ρ×P_مواد+C_{ابزار-پوشیدن})

هزینه کل چاپ سه بعدی=N×(V_بخش×(1+ _زباله)×P_پودر+t_{چاپ-لایه}×R_دستگاه+C_{فرآیند ارسال-})

جایی که سی_CAMو سی_فیکسچرهزینه های راه اندازی ثابت هستند، N مقدار دسته ای است، V_بخش قسمت جلد است، V_شمشحجم انبار خام است و_زبالهنشان دهنده ضایعات پودر غیرقابل استفاده مجدد است. بررسیعوامل موثر بر هزینه ماشینکاری آلومینیومبه شناسایی راه هایی برای ساده کردن قیمت CNC کمک می کند.

مقایسه هزینه واحد بر اساس کمیت

جدول زیر هزینه های واقعی ساخت یک محفظه سنسور صنعتی (120 میلی متر×80 میلی متر×45 میلی متر، حجم 185 سانتی متر) را نشان می دهد.³) تولید شده در Dazao:

استراتژی های تولید ترکیبی: مطالعات موردی از Dazao

تأسیسات تولید مدرن از عملیات افزایشی و تفریقی با هم برای حل الزامات مهندسی دشوار استفاده می کنند.

مورد 1: وسایل پرینت سه بعدی برای فرز CNC پیچیده 5 محوره

· چالش:یک مشتری پزشکی به 30 مجموعه براکت های پیچیده و ارگانیک بازوی جراحی در فولاد ضد زنگ 316L نیاز داشت. ساخت ابزار سخت شده سفارشی-لوازم فولادی به 6500 دلار و دو هفته کار EDM سیمی نیاز دارد.

· رویکرد ترکیبی:دازائو فک‌های نرم سفارشی هم‌شکل را در نایلون تقویت‌شده با کربن-الیاف- با استفاده از FDM صنعتی در 14 ساعت به قیمت 85 دلار در مواد چاپ کرد.

· نتیجه:فک های چاپ شده به طور ایمن اشکال ارگانیک پیچیده را بدون خراشیدگی یا انحراف در اثر نیروهای برش، محکم می کردند. این دسته در 6 روز کاری با استفاده از ما تکمیل شدفرآیندهای{0} ماشینکاری آلومینیوم با دقت بالاو تنظیمات فرز چند محوره-.

مورد 2: چاپ فلز با فرز CNC ثانویه دقیق

· چالش:یک مبدل حرارتی سیال هوافضا نیازمند گذرگاه‌های خنک‌کننده شبکه‌ای منسجم داخلی بود که نمی‌توان با ابزارهای برش ماشین کاری کرد. با این حال، رابط بیرونی به یک فلنج آب‌بندی Ra 0.4 میکرومتر و هشت سوراخ M3 نیاز داشت که در موقعیت واقعی در 0.012 میلی‌متر نگه‌داشته می‌شد.

· رویکرد ترکیبی:

1. مرحله افزودنی: DMLS (AlSi10Mg) کانال‌های جریان شبکه داخلی را تشکیل می‌دهد در حالی که ذخایر +1.0 میلی‌متری را روی رابط‌های جفت‌گیری حیاتی باقی می‌گذارد.

2. مرحله حرارتی: نمونه خام چاپ شده تحت تنش خلاء-بازپخت کوره امدادی قرار گرفت.

3. مرحله تفریق: یک صفحه مرکزی CNC با دقت 5 محور-سطوح آب‌بندی تا Ra 0.4 میکرومتر، سوراخ‌های رولپلاک H7 و الگوهای سوراخ M3 آسیاب شده با نخ.

· نتیجه:مشتری مسیرهای جریان داخلی را که با تولید افزودنی فعال شده بود، دریافت کرد و در عین حال تلورانس های دقیق مورد نیاز برای آب بندی سیال را حفظ کرد.

چک لیست مهندسی و منبع یابی

قبل از ارسال نقشه های تولید خود از این چک لیست 5 نقطه ای که توسط مهندسان Dazao تهیه شده است استفاده کنید:

ماتریس انتخاب پنج{0}نقطه

1. بارگذاری مکانیکی و محیط:آیا قطعه برش دینامیکی، انحراف کنسول، ارتعاش زیاد، یا فشار سیال بالاتر از 1.0 مگاپاسکال را تجربه می‌کند؟ اگر بله، CNC Machining را انتخاب کنید.

2. پاکت تحمل:آیا رسم به تلرانس های خطی کمتر از 0.05 ± میلی متر، گردی حفره در 0.01 میلی متر یا صافی زیر 0.03 میلی متر نیاز دارد؟ اگر بله، CNC Machining را انتخاب کنید.

3. هندسه داخلی:آیا این قطعه دارای کانال های داخلی محصور، شبکه های خنک کننده داخلی پیچیده، یا حفره های آلی غیرقابل دسترس برای ابزارهای برش است؟ اگر بله، چاپ سه بعدی (یا فرآیند هیبریدی DMLS + CNC) را انتخاب کنید.

4. مقدار دسته ای:آیا کل نیاز بین 10 تا 2000 واحد است؟ اگر بله، CNC Machining را برای هزینه واحد و توان عملیاتی بهینه انتخاب کنید.

5. پنجره تحویل:آیا یک ماکت بصری در-سایت ظرف 48 ساعت برای بررسی طراحی لازم است؟ اگر بله، چاپ سه بعدی (SLA/SLS) را انتخاب کنید.

مرجع انتخاب سریع روش تولید-

خلاصه: انتخاب فرآیند بهینه با Dazao

انتخاب بین ماشینکاری CNC در مقابل چاپ سه بعدی یک تصمیم مهندسی عملی بر اساس محدودیت های تحمل، بارهای عملیاتی فیزیکی و حجم تولید است.

چاپ افزودنی چرخش سریعی را برای مدل‌های بصری اولیه و قطعات با فضای خالی داخلی فراهم می‌کند. هنگامی که قطعات وارد شرایط عملکردی می شوند، بارهای دینامیکی را تحمل می کنند، نیاز به آب بندی سیال دارند یا از 10 واحد گذشته اند، ماشینکاری CNC از استوک جامد بیلت دقت ابعادی، قابلیت اطمینان ساختاری و کارایی هزینه- مورد نیاز برای تولید تجاری را فراهم می کند.

Xiamen Dazao Machinery یک مرکز تولید دقیق دارای گواهی ISO9001:2015 و IATF16949:2016 مجهز به فرز CNC چند محوره، چرخش سریع- و بازرسی خودکار CMM مجهز است. گروه مهندسی ما مدل‌های CAD را در حین نقل‌قول بررسی می‌کند تا دسترسی به ابزار را بهینه کند، آلیاژهای تولیدی را پیشنهاد کند و اطمینان حاصل کند که قطعات با مشخصات اولین مقاله مطابقت دارند.

برای تایید طرح خود آماده هستید؟

فایل های CAD مهندسی را برای بررسی ساخت و قیمت دقیق CNC ارسال کنید.