Urządzenie pozycjonujące działa dobrze przez kilka miesięcy. Następnie kołki ustalające zużywają się, lokowanie produktu zaczyna się zmieniać, a następną wymianę szacuje się na trzy do czterech tygodni. Linia natychmiast odczuwa opóźnienie.
Wielu inżynierów zastanawia się, czy metalowe urządzenia do drukowania 3D mogą zapewnić powtarzalność potrzebną procesowi, skracając tak długi czas oczekiwania. Mogą - gdy w druku liczy się geometria i szybkość, a krytyczne powierzchnie ustalające są później odpowiednio wykańczane.
Dokładność a powtarzalność: czego naprawdę potrzebują urządzenia
Dokładność określa, jak blisko jednej części jest projekt nominalny. Powtarzalność oznacza, czy za każdym razem, gdy ładowany jest przedmiot obrabiany, osiągane jest to samo położenie.
W większości urządzeń prawdziwą pracę wykonują powierzchnie odniesienia i elementy ustalające – kołki, otwory, podkładki. Reszta ciała potrzebuje głównie sztywności i stabilności. Dążenie do wąskich tolerancji na niekrytycznych powierzchniach zwykle zwiększa koszty bez poprawy wydajności linii.
Jak dokładny jest druk 3D z metalu w praktyce?
Części powykonawcze DMLS lub SLM zwykle mieszczą się w zakresie ± 0,1–0,2 mm w zakresie ogólnych wymiarów. Naprężenia szczątkowe, orientacja konstrukcyjna, strategia wsparcia i skurcz materiału wpływają na wynik. Krytyczne cechy ulegają znacznej poprawie po obróbce CNC powierzchni odniesienia.
Publiczne przykłady pokazują praktyczną korzyść. Firma Stanley Black & Decker, korzystając z technologii druku metalowego Markforged, skonsolidowała zespoły wieloczęściowe i odnotowała duże redukcje kosztów i czasu realizacji w przypadku komponentów o małej serii i komponentów zamiennych – wartości mieszczące się w zakresie 92% oszczędności kosztów i 95% oszczędności czasu w określonych scenariuszach wymiany. Wyniki różnią się w zależności od części, ale schemat jest spójny: w przypadku inteligentnych zastosowań wytwarzania przyrostowego w przypadku skomplikowanych lub produkowanych w małej serii osprzętów często zmienia się to z tygodni na dni.
Niezawodne podejście: drukuj w pobliżu sieci, obrabiaj układy odniesienia
Urządzenia, które najlepiej radzą sobie na linii, zwykle mają sekwencję hybrydową:
Projekt zapewniający drukowany kształt zbliżony do siatki, z wewnętrznym oświetleniem lub zintegrowanymi funkcjami, jeśli jest to przydatne.
Drukuj w odpowiednim stopie (stal nierdzewna, stal narzędziowa, aluminium lub tytan).
Łagodzenie stresu, gdy stres resztkowy stanowi ryzyko.
Obróbka CNC krytycznych powierzchni odniesienia, otworów lokalizacyjnych i precyzyjnych powierzchni.
Sprawdź za pomocą CMM lub równoważnej kontroli.
To jest praktyczna odpowiedź na pytanie DMLS vs CNC dla osprzętu. Drukarnia dostarcza złożoną geometrię i krótki czas realizacji; obróbka zapewnia ostateczną dokładność lokalizacji wymaganą w procesie.
Gdzie wygrywają metalowe urządzenia drukowane 3D, a gdzie nie
Wyraźne zalety
Złożona geometria wewnętrzna i cechy konforemne, których obróbka jest powolna lub kosztowna
Lekkie konstrukcje zmniejszające obciążenie operatora lub ładowność robota
Konsolidacja części, która eliminuje punkty montażu i konserwacji
Szybka realizacja w przypadku małych i średnich ilości oraz częste zmiany projektu
Wielowariantowe mocowania bez nowych twardych narzędzi
Mniej odpowiednie sytuacje
Bardzo duże ilości prostych narzędzi pryzmatycznych
Niezwykle duże oprawy wykraczające poza praktyczne rozmiary konstrukcyjne
Podstawowe narzędzia płaskie, w przypadku których obróbka konwencjonalna jest już szybka i tania
|
Czynnik |
Druk 3D w metalu + CNC |
Pełne CNC firmy Solid |
Odlewanie + obróbka skrawaniem |
|
Złożona geometria |
Mocny |
Ograniczone / kosztowne |
Możliwe z rdzeniami |
|
Czas realizacji (niski wolumen) |
Krótki |
Średni |
Długie (oprzyrządowanie) |
|
Koszt przy małej objętości |
Konkurencyjny |
Wyższa ze względu na złożoność |
Wysoka ze względu na oprzyrządowanie |
|
Lokalizowanie powtarzalności |
Wysoka po obróbce |
Doskonały |
Dobry po obróbce |
|
Szybkość zmiany projektu |
Szybko |
Umiarkowany |
Drogi |
Migawka sprawy: przywracanie spójności lokalizacji
W jednym z projektów dotyczących mocowania pozycjonującego konwencjonalne narzędzia zaczęły wykazywać zmianę lokalizacji po miesiącach użytkowania, a czas realizacji wymiany mierzono w tygodniach. W zmienionym podejściu zastosowano korpus niemal siatkowy z nadrukiem metalowym, a następnie obróbkę CNC powierzchni odniesienia i elementów ustalających. Po kontroli i instalacji uchwyt utrzymywał stałą pozycję na linii, co wyeliminowało długi czas oczekiwania na oprzyrządowanie. Poprawa wynikała z traktowania drukowanej geometrii i obrobionych punktów odniesienia jako jednego systemu, a nie oddzielnych etapów.
Jak wybrać metalową fabrykę druku 3D dla opraw
Przybory
Potwierdź regularną obróbkę potrzebnych stopów i możliwość dostarczenia dokumentacji materiałowej.
Przetwarzanie końcowe
Preferuj partnerów, którzy potrafią poradzić sobie z odprężaniem, obróbką CNC krytycznych powierzchni i wykańczaniem pod jednym dachem lub przy ścisłej kontroli. Przekazanie zwiększa ryzyko.
Kontrola i dowód
Poszukaj możliwości CMM i chęci dostarczenia danych z pierwszego artykułu. Przykładowe mocowania należy sprawdzić w realistycznych warunkach lokalizacyjnych.
Wykwalifikowana drukarnia 3D do metalu lub producent niestandardowych okuć metalowych omówią orientację, naprężenia szczątkowe i to, które powierzchnie muszą zostać obrobione, a nie tylko podają cenę wydruku. W przypadku ciągłych dostaw zapytaj o pojemność zarówno prototypów, jak i hurtowych przyrządów drukowanych w 3D. Doświadczenie z drukowanymi w 3D uchwytami pozycjonującymi i dbałość o powtarzalność metalowych części drukowanych w 3D po wykończeniu są silniejszymi sygnałami niż sama marka maszyny.
Często zadawane pytania
P: Czy druk 3D z metalu jest wystarczająco dokładny, aby umożliwić pozycjonowanie urządzeń?
Odp.: Wyniki powykonawcze wynoszą zazwyczaj ± 0,1–0,2 mm. Po wykończeniu CNC powierzchni odniesienia, krytyczne funkcje lokalizacyjne mogą spełniać węższe tolerancje wymagane przez większość urządzeń automatyki.
P: Czy osprzęt drukowany w 3D może dorównać powtarzalności CNC?
Odp.: Tak, gdy powierzchnie ustalające są obrobione maszynowo. Drukowany korpus zapewnia geometrię i sztywność; obrobione punkty odniesienia zapewniają powtarzalność.
P: Jak długo wytrzymują metalowe oprawy drukowane w 3D?
Odp.: Przy odpowiednim materiale i zabezpieczeniu punktów zużycia żywotność jest często porównywalna z konwencjonalnymi mocowaniami. W miejscach narażonych na duże zużycie nadal można zastosować utwardzane płytki lub powłoki.
P: Czy muszę obrabiać maszynowo po wydrukowaniu?
O: W przypadku pozycjonowania o wysokiej powtarzalności tak – przynajmniej w przypadku krytycznych powierzchni odniesienia i cech lokalizujących. W pełni wydrukowane mocowania lepiej sprawdzają się w przypadku mniej precyzyjnego trzymania lub wczesnych prób.
P: Jaki jest czas realizacji w porównaniu z tradycyjnymi oprawami?
Odp.: Hybrydowe osprzęt z nadrukiem metalowym zwykle skracają czas realizacji z kilku tygodni do dni lub kilku tygodni, w zależności od złożoności i wymaganej obróbki końcowej.
Metalowe urządzenia do drukowania 3D już teraz spełniają potrzeby wielu aplikacji automatyzacyjnych o wysokiej powtarzalności, gdy są stosowane jako proces zbliżony do sieci, po którym następuje ukierunkowane wykończenie CNC. Połączenie to zapewnia złożoną geometrię, krótsze czasy realizacji i dokładność lokalizacji, z której faktycznie korzysta linia produkcyjna.
Jeśli masz rysunki lub pliki STEP dotyczące osprzętu pozycjonującego lub utrzymującego, udostępnij je w celu oceny wykonalności i wyceny. Wczesne spojrzenie na materiał, orientację, wymaganą obróbkę i realistyczny czas realizacji to najszybszy sposób na zastąpienie konwencjonalnego narzędzia o długim wyprzedzeniu funkcjonalną alternatywą.