CNC-mehaaniline kiirprototüüpimine: kui kiirus on oluline ja osa peab tegelikult töötama
Teie mehaanikainsener lõpetab CAD-mudeli reedel. Toote ülevaade on kolme nädala pärast. Teil on vaja funktsionaalset alumiiniumist korpust - päris materjalist, tõelisi tolerantse, keermeid, mis tegelikult haarduvad -, et testida sobivust, kinnitada koostevahed ja astuda koosolekule koos millegagi, mida saate laua ümber ulatada.
See on stsenaarium, kus CNC-mehaaniline kiire prototüüpimineteenib oma koha. Mitte iga prototüüp ei vaja seda. Kuid kui osa peab toimima nagu tootmiskomponent - hoidke tolerantsi, võtke koormust, elage üle termiline tsükkel, sobima koos ostetud-riistvaraga -, 3D-prinditud kohatäide ei anna teile vajalikke andmeid. Vaja on tegelikust materjalist tegeliku spetsifikatsiooni järgi lõigatud osa.
Enamiku tootemeeskondade viga selles etapis ei ole vale protsessi valimine. See ei mõtle selgelt, milleks prototüüp tegelikult on. Esmalt vastake sellele küsimusele ja protsessi valik järgneb loogiliselt.
Mida CNC kiirprototüüpimine praktikas tegelikult tähendab
CNC-mehaaniline kiire prototüüpimineei ole erivarustusega eraldi teenusekategooria. See on standardne CNC-töötlemine - freesimine, treimine, Šveitsi treimine -, mis teostatakse lühikese-järjekorra ajakavaga, optimeeritud seadistus üksikute või väikeste-koguste jaoks ja protsessi ülevaatus, mis tuvastab DFM-i probleemid enne lõikamise algust, mitte pärast lõikamist.
"Kiire" osa tuleneb kahest asjast: tööriistade tarneaeg puudub (erinevalt survevalust või survevalust, CNC alustab CAD-failist ja materjaliplokist) ning tehases seatud prioriteedid, mis saavad prototüüptööd järjekorra kaudu päevade, mitte nädalate jooksul.
Lihtsal alumiiniumosal - korpusel, kronsteinil, kollektoriplokil - jõuame tavaliselt kinnitatud CAD-failist tarnitud osani 3–5 tööpäevaga. Keeruline geomeetria, mitme funktsiooni kitsad tolerantsid või materjalid, nagu titaan, suurendavad seda. Kuid nende osade jaoks, mida enamik tootearendusmeeskondi valideerimisetapis tegelikult vajab, on ajaskaala tõeliselt lühike.
Asi, mis prototüüpide tööd kõige järjekindlamalt aeglustab, ei ole masinaaeg. Need on joonistusprobleemid - mittetäielikud tolerantsi viited, puuduvad pinnaviimistluse spetsifikatsioonid, ilma klassitähisteta keerme tähelepanulaiendid või seinapaksused, mida ei saa kindlaksmääratud materjalis hoida. DFM-i ülevaatus enne töö algust lisab paar tundi. Kinnitusprobleemi tabamine pärast esimese osa lõikamist lisab päevi.
CNC prototüübi töötlemine vs 3D-printimine: kasutage õiget tööriista
Arutelu vahelCNC prototüübi töötlemine vs 3D-printimineon selge vastus, kui olete selge, mida prototüüp peab tegema. Kumbki protsess ei võida üldiselt. Nad vastavad erinevatele küsimustele.
| Hindamiskriteeriumid | CNC töötlemine | Metallist 3D-printimine (DMLS/SLM) | Plastikust 3D-printimine (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| Materjali omadused | Tootmis-ekvivalent | Tootmislähedane-(teatav anisotroopia) | Oluliselt nõrgem kui toodang |
| Mõõtmete tolerants | ±0,005–0,02 mm standard | ±0,05–0,1 mm tüüpiline | ±0,1–0,3 mm tüüpiline |
| Pinnaviimistlus (-ehitatud kujul) | Ra 0,8–3,2 µm | Ra 5–15 µm (vajab järeltöötlust) | Ra 5–50 µm olenevalt protsessist |
| Tarneaeg (1–5 osa) | 3-7 päeva | 5–14 päeva (sh järeltöötlus{2}}) | 1-3 päeva |
| Lihtsa metallosa maksumus | Keskmine | Kõrge | Madal |
| Parim jaoks | Funktsionaalne valideerimine, sobivuse kontrollimine, tootmis{0}}esinduslik testimine | Keeruline sisegeomeetria, topoloogia{0}}optimeeritud struktuurid | Visuaalsed mudelid, varajane vormi/sobivuse kontroll, mitte-koormus-kandevõime |
| Niidid, tapitud augud | Algne - lõigatud otse | Nõuab järeltöötlust- | Nõuab sisestusi või järel{0}}töötlust |
| Disaini iteratsiooni kiirus | Aeglasem (iga muudatus{0}}masineerib) | Keskmine | Kiire |
Aus otsus: prototüüpide puhul, mis lähevad funktsionaalseks testimiseks - pingekoormus, termiline tsükkel, tootmisriistvaraga kokkupanek, regulatiivsed esitatavad näidised - on CNC peaaegu alati õige nõue metallosade jaoks. Materjali omadused on tootmis-võrdväärsed, kuna lõikate samast vardast, mida tootmisprotsess kasutab. 3D-prinditud metallosal on sepistatud materjalist mikrostruktuurilised erinevused, mis on olulised, kui detail on koormuse all.
Varajases-etapis vormi- ja sobivuskontrollis, mille käigus kinnitate lihtsalt, et kuju on mõistlik ja koostekontseptsioon töötab, on plastikust 3D-printimine kiirem ja odavam ning täiesti piisav. Viga on selles, et kasutatakse seda pärast seda etappi, mil prototüübi andmed peavad esindama tootmise jõudlust.
Millal CNC kiirprototüüpimise teostusaeg kokku surutakse - ja millal mitte
CNC-töötlemise kiire prototüüpimise teostusaegon tõelised piirid ja nende mõistmine aitab teil neid planeerida, mitte üllatada.
| tegur | Mõju teostusajale | Mida saate teha |
|---|---|---|
| Osade keerukus (seadistuste arv) | Iga täiendav seadistus lisab 0,5–1 päeva | Disain minimaalsete seadistuste jaoks; arutage strateegiat eelnevalt |
| Materjali saadavus | Eksootilised sulamid (titaan, Inconel) võivad vajada 2–3 päeva hankimist | Enne ajakava kinnitamist kinnitage materjali laoseisu |
| Tolerantsi tihedus | Alam-±0,01 mm funktsioonid nõuavad aeglasemaid lõikeid ja funktsiooni -põhist CMM-i kinnitamist | Märgistage ranged{0}}tolerantsuse funktsioonid selgesõnaliselt; ära kata-±0,005 mm |
| Joonise täielikkus | Mittetäielikud prindid käivitavad DFM-i küsimused, mis peatavad töö | Saatke täielik väljatrükk koos kõigi tähelepanulaienditega; 2D + 3D mudel |
| Järel{0}}töötlus (anodeerimine, plaadistamine) | Lisandub 2–5 päeva sõltuvalt protsessist ja müüjast | Kinnitage, kas viimistlus on vajalik prototüübi või lihtsalt tootmistsükli jaoks |
| Kogus | 1–3 osa: minimaalne mõju järjekorda. 20+ osad: ajakava väikese tootmistsüklina | Tehke RFQ-s selgeks, kas see on prototüüp või sillatootmine |
Üks detail, mis kliente äratab: pinnaviimistluse järel{0}}töötlemine toimub sageli erinevas ajakavas kui töötlemine. Kahe päevaga töödeldav osa võib istuda ja oodata anodeerimist veel kolm. Kui teie prototüüp ei vaja funktsionaalselt anodeeritud viimistlust -, siis testite mehhaanilist sobivust, mitte korrosioonikindlust ega kosmeetikat, - määrake "nagu -machined" ja säästke aega. Märgistame selle tsiteerimisel iga töö puhul, kus see kehtib.
CNC prototüübi osade materjalid: mida insenerid tegelikult täpsustavad
Materjali valik prototüübi etapis peaks vastama sellele, millest tootmisosa valmistatakse. 6061 alumiiniumi kasutamine detaili prototüübi jaoks, millest lõpuks saab 7075, annab teile eksitavad jäikuse ja tugevuse andmed. Roostevaba terase 304 kasutamine meditsiinilise 316L komponendi prototüübi jaoks annab teile valideerimiskatsetes erineva korrosioonikäitumise.
See tähendab, et kõige sagedamini prototüüpitud materjalidväikesemahulised CNC prototüübi osadmeie teenindatavates tööstusharudes:
Alumiinium 6061-T6- enamiku mehaaniliste korpuste, sulgude ja konstruktsioonikomponentide vaikeseade. Kiiresti töödeldav, hea mõõtmete stabiilsus, talub hästi anodeerimist. Kui tootmisosa on samuti 6061, on see puhas like-for-prototüüp.
Alumiinium 7075-T6-, kui tootmisosa vajab suuremat tugevust. Veidi raskemini töödeldav kui 6061, sarnane teostusaeg. Määrake, millal on prototüübi kandevõime{4}}oluline.
Roostevaba 316L- standard meditsiiniseadmete komponentidele, vedelike{1}}kontaktosadele ja kõigele, mis läheb söövitavasse keskkonda. Töötlemine võtab kauem aega kui alumiiniumi; eelarve lisapäeva.
Titaan Ti-6Al-4V- lennundus- ja meditsiinirakendused, kus tugevuse-ja{2}}kaalu suhe on kriitiline. Oluliselt aeglasem töödelda kui terast. Titaani prototüüp, mis võtab alumiiniumist kaks päeva, võtab tavaliselt neli kuni viis päeva. Kulude erinevus on tõeline -, kuid kui teie valideerimistest hõlmab koormust, väsimust või biosobivust, pole seda asendada.
Messing C360- pistikud, klapi korpused, keermestatud liitmikud. Töötab kiiresti, hoiab hästi kitsaid tolerantse.
Väikese mahuga CNC prototüübi osad: kulujuhid, millest peaksite aru saama
Väikese mahuga CNC prototüübi osade maksumusrohkem ühiku kohta kui toodetud osad põhjustel, mis on etteaimatavad ja mõistmist väärivad - mitte ainult ettenähtuna aktsepteerimist.
Seadistamise maksumus on suurim draiver. CAM-i tööraja programmeerimine, detaili kinnitamine ja testlõike käivitamine võtab umbes sama kaua aega, olenemata sellest, kas valmistate ühte detaili või viiskümmend. 50-osalise tootmistsükli korral amortiseerub see seadistuskulu väikese osani ühikuhinnast. 3-osalise prototüübi puhul domineerib see.
Masinaaeg on teine juht. CNC-masinad töötavad 5-teljeliste seadmete puhul 50–100+ dollarit tunnis. Osa, mis võtab 90 minutit masinaaega 80 dollarit tunnis, lisab ühikuhinnale 120 dollarit, enne kui materjal, tööriistad ja ülevaatus võetakse arvesse.
Materjalijäätmed on tõelised, kuid sageli ülehinnatud. 100 mm × 100 mm × 50 mm alumiiniumplokk võib anda osa, mis kaalub 200 g - ülejäänu on laastud. Laastude materjalikulu on tõeline kulu, kuid alumiiniumi puhul on see harva domineeriv tegur.
Prototüübiosade kontrollimise üldkulud on tavaliselt suuremad kui tootmisosade - puhul, kuna uue töö esimene artikkel nõuab täielikku mõõtmete kontrollimist iga prinditava viiteteksti, mitte statistilise näidise suhtes. Reguleeritud tööstusharude (meditsiin, lennundus) jaoks on kontrollipakett ise tulemus.
Kui teie prototüübi eelarve on piiratud, on kaks kõige tõhusamat hooba: lihtsustage geomeetriat, et vähendada masina aega ja seadistuste arvu, ning küsige selgesõnaliselt, kas selle etapi jaoks on vaja viimistlusspetsifikatsioone. Mõlemad on disaini- ja planeerimisotsused, mitte tarnijate läbirääkimiste otsused.
Kuidas MID Precision käsitleb prototüüpe
Teostame prototüüp- ja väikesemahulisi{0}}tootmistöid määratletud teenindusrajana -, mitte suurte tootmistsüklite vahele surutud jääkidena. MID-i prototüüptööd vaadatakse DFM-is üle enne, kui pakkumine avaldatakse. See ülevaade hõlmab tolerantsi viiteid, mis ületavad seda, mida geomeetria toetab, seinapaksusi, mis põhjustavad kinnitusprobleeme, keermespetsifikatsioone, mis vajavad klassitähistusi, ja kõiki funktsioone, mille puhul väike konstruktsiooni korrigeerimine vähendaks oluliselt kulusid või riske.
Hiljutises töös - 6061-T6 pneumaatiline kollektorplokk, millel on kaheksa M5-porti ja ±0,01 mm avause tolerants keskklapipesal – DFM-i ülevaade tuvastas, et kaks pordiasendit nõuavad neljandat seadistust, mis 3D-mudelist ei ilmnenud. Märkisime selle enne lõikamist lipuga, klient nihutas CAD-is ühte pordiasendit 2 mm võrra ja töö toimus nelja seadistuse asemel kolmes. Osa tarniti neljandal päeval alates kinnitatud trükist. See on selline kõne, mis tehakse ainult siis, kui keegi tõesti loeb joonist enne selle programmeerimist.
MeieCNC-mehaaniline kiire prototüüpimineteenus hõlmab 3-teljelist, 4-teljelist ja 5-teljelist freesimist, CNC-treimist ja Šveitsi CNC-treimist väikese läbimõõduga täppiskomponentide jaoks. Standardne teostusaeg enamiku prototüüpide puhul on 3–7 tööpäeva alates kinnitatud 2D+3D-joonistuspaketist. Materjalid alumiiniumisulamitest läbi roostevaba terase, titaani, messingi, vase ja tehniliste plastide.
Kui teie projekt on aja{0}}kriitiline,räägi meie inseneridegaenne kui saadate pakkumise -, võib 10-minutiline vestlus paikapanemise lähenemisviisi ja tolerantsi prioriteetide kohta ajakavast päeva või paar maha ajada, enne kui töö isegi algab.
Saada meile oma väljatrükkja tagastame hinnapakkumise koos DFM-i märkusega 24 tunni jooksul. Sestväikesemahuline prototüüpide ja sildade tootminejookseb, vastame päringutele samal tööpäeval.
KKK
K: Minu disain on endiselt muutumas. Kas ma peaksin ootama, kuni see on valmis, enne kui hakkan CNC prototüüpi pakkuma?
Mitte tingimata. Kui muudatused on väikesed - objektide positsioonid, aukude suurused, raadiusega tähelepanulaiendid -, on esimese prototüübi lõikamine kohe ja muudatuste kaasamine teisel käitamisel sageli kiirem kui disaini külmutamise ootamine. Teisel käivitamisel on häälestuskulud madalamad, kuna CAM-i programmeerimine kannab oluliselt edasi. Mõttekas on oodata, kui põhigeomeetria on endiselt muutumas, sest suur kujumuutus tähendab nullist uuesti{5}}programmeerimist. Kui küsite, öelge meile, kus kujundus on ülevaatustsüklis -, anname nõu, kas seda tasub kohe lõigata või käes hoida.
K: Vajame prototüüpi, et see sobiks tootmismaterjaliga ja viimistleks täpselt - anodeeritud 6061-T6 samade spetsifikatsioonide järgi nagu tootmistsüklis. Kas sa saad seda teha?
Jah, ja see on õige kõne, kui prototüüp läheb vormi/sobivuse/funktsiooni testile, mis hõlmab pinna vastupidavust või kosmeetika on sidusrühmade ülevaatamiseks oluline. Täpsustage joonisel anodiidi tüüp (II tüüpi läbipaistev, III tüüpi kõva anoodi, värvus), paksus ja kõik maskeerimisnõuded. Anodeerimine läheb meie heakskiidetud viimistluspartnerile ja sellele lisandub tavaliselt 2–3 tööpäeva. Kui prototüüp on mõeldud üksnes sisemõõtmete kinnitamiseks, säästab{5}}mehaaniline töötlemine neid päevi ja viimistluskulusid.
K: Mis on minimaalne kogus, mida CNC prototüübiga töötamiseks kasutate?
Üks osa. Teostame regulaarselt ühe-üksuse prototüübi töid - implantaadi katsekomponentide, kohandatud kinnitusdetailide, ühe-klapi korpuse. Üksiku osa ühikuhind on kõrgem kui 10-osaline, kuna seadistus amortiseerub vähemate tükkide puhul, kuid minimaalse tellimuse koguse künnist pole. Kui teil on kontseptsiooni kinnitamiseks vaja ühte osa, on see kehtiv töö.
K: Kuidascnc prototüübi töötlemine vs 3D printiminevõrrelda väikese alumiiniumkorpuse maksumust, näiteks 80 mm × 60 mm × 30 mm?
Sellises suurusvahemikus oleva lihtsa korpuse puhul on plastist 3D-printimine (SLA või SLS) tavaliselt odavam ja kiirem visuaalse/vormikontrolli prototüübi - puhul alla 100 $ ja 1–2 päeva. Sama korpuse alumiiniumist CNC maksab olenevalt funktsiooni keerukusest 150–400 dollarit 3–5-päevase teostusajaga. CNC-osa annab teile tootmise{11}võrdväärse materjali, tõelise keermehaardumise ja pinnaviimistluse, mida saate tegelikult anodeerida. Kui prototüüp läheb funktsionaalsesse testimisse või peab näitama tootmise jõudlust, on kuluerinevus õigustatud. Kui see läheb lauale sidusrühmade ülevaatamiseks, on 3D-printimine õige kõne.
