CNC obrada Brza izrada prototipa: kada je brzina bitna i dio mora stvarno raditi
Vaš mašinski inženjer završava CAD model u petak. Recenzija proizvoda je za tri sedmice. Potreban vam je funkcionalno aluminijumsko kućište - pravi materijal, stvarne tolerancije, navoji koji zapravo zahvaćaju - za testiranje pristajanja, validaciju montažnih razmaka i uđite na taj sastanak sa nečim što možete dati oko stola.
Ovo je scenario gde CNC obrada brza izrada prototipazarađuje svoje mesto. Nije potrebno svakom prototipu. Ali kada dio mora raditi kao proizvodna komponenta - tolerancija zadržavanja, preuzimanje opterećenja, preživljavanje termičkog ciklusa, uklapanje u sklop sa kupljenim-hardverom - 3D-odštampani čuvar mjesta vam neće dati podatke koji su vam potrebni. Potreban vam je dio izrezan od stvarnog materijala do stvarne specifikacije.
Greška koju većina proizvodnih timova pravi u ovoj fazi nije odabir pogrešnog procesa. Ne razmišlja se jasno o tome čemu zapravo služi prototip. Prvo odgovorite na to pitanje, a izbor procesa slijedi logično.
Šta CNC Rapid Prototyping zapravo znači u praksi
CNC obrada brza izrada prototipanije posebna kategorija usluga sa posebnom opremom. To je standardna CNC obrada - glodanje, tokarenje, švicarsko tokarenje - koja se izvodi sa kratkim-rasporedom čekanja, optimiziranom postavkom za pojedinačne ili male- radnje i pregledom procesa koji otkriva probleme DFM-a prije početka rezanja, a ne poslije.
"Brzi" dio dolazi iz dvije stvari: nema vremena za izradu alata (za razliku od brizganja ili livenja pod pritiskom, CNC počinje od CAD datoteke i bloka materijala) i prioriteta u radnji koja prototipove poslove dobiva u danima, a ne sedmicama.
Na jednostavnom aluminijumskom dijelu - kućištu, držaču, bloku razdjelnika - obično možemo prijeći od potvrđenog CAD fajla do isporučenog dijela za 3 do 5 radnih dana. Kompleksna geometrija, čvrste tolerancije na više karakteristika ili materijali poput titanijuma to proširuju. Ali za dijelove koji su većini timova za razvoj proizvoda zapravo potrebni u fazi validacije, vremenski okvir je zaista kratak.
Ono što najdosljednije usporava poslove prototipa nije strojno vrijeme. Crtež ima problema sa - nepotpunim oblačićima tolerancije, nedostajućim specifikacijama završne obrade, oblačićima navoja bez oznaka klasa ili debljinama zida koje se ne mogu držati u navedenom materijalu. DFM pregled prije početka posla dodaje nekoliko sati. Uočavanje problema sa fiksiranjem nakon što je prvi dio sečen dodaje dane.
CNC obrada prototipa naspram 3D štampanja: Koristite pravi alat
Debata izmeđuCNC obrada prototipa u odnosu na 3D štampanjeima direktan odgovor kada vam bude jasno šta prototip treba da uradi. Nijedan proces ne pobjeđuje univerzalno. Odgovaraju na različita pitanja.
| Kriteriji evaluacije | CNC obrada | Metalna 3D štampa (DMLS/SLM) | Plastično 3D štampanje (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| Svojstva materijala | Proizvodni{0}}ekvivalent | Blizu{0}}proizvodnje (nešto anizotropije) | Znatno slabiji od proizvodnje |
| Tolerancija dimenzija | ±0,005–0,02 mm standard | ±0,05–0,1 mm tipično | ±0,1–0,3 mm tipično |
| Završna obrada (kako je-izgrađena) | Ra 0,8–3,2µm | Ra 5–15µm (zahteva naknadnu{2}}obradu) | Ra 5–50µm u zavisnosti od procesa |
| Vrijeme isporuke (1-5 dijelova) | 3–7 dana | 5–14 dana (uključujući naknadnu{2}}obradu) | 1–3 dana |
| Cijena jednostavnog metalnog dijela | Srednje | Visoko | Nisko |
| Najbolje za | Funkcionalna validacija, provjere uklapanja, proizvodno{0}}reprezentativno testiranje | Kompleksna unutrašnja geometrija, topološki{0}}optimizirane strukture | Vizuelni modeli, rane provjere forme/uklapanja, ne-nosivost- |
| Navoji, rupe | Izvorni - isječen direktno | Zahtijeva naknadnu{0}}obradu | Zahtijeva umetke ili post{0}}mašinsku obradu |
| Brzina iteracije dizajna | Sporije (svaka promjena re-mašine) | Srednje | Brzo |
Iskrena prosudba: za prototipove koji će ići u funkcionalno testiranje - opterećenje naprezanjem, termički ciklus, montaža sa proizvodnim hardverom, uzorci za podnošenje propisa - CNC je gotovo uvijek pravi poziv za metalne dijelove. Svojstva materijala su -ekvivalentna proizvodnji jer sečete iz iste šipke koju će koristiti proizvodni ciklus. 3D-štampani metalni dio ima mikrostrukturne razlike od kovanog materijala koje su bitne kada je dio pod opterećenjem.
Za ranu-provjeru forme i uklapanja gdje samo potvrđujete da oblik ima smisla i da koncept sklapanja funkcionira, 3D štampanje plastike je brže i jeftinije i savršeno je adekvatno. Greška je u korištenju nakon one faze kada podaci o prototipu trebaju predstavljati proizvodne performanse.
Kada se vrijeme izrade CNC brzog prototipa komprimuje - i kada ne
CNC obrada brzo vrijeme izrade prototipaima stvarna ograničenja, a njihovo razumijevanje pomaže vam da planirate oko njih, a ne da se iznenadite.
| Faktor | Utjecaj na vrijeme isporuke | Šta možete učiniti |
|---|---|---|
| Složenost dijela (broj postavki) | Svako dodatno podešavanje dodaje 0,5–1 dan | Dizajn za minimalne postavke; unapred razgovarajte o strategiji nameštanja |
| Dostupnost materijala | Za egzotične legure (titanijum, inkonel) može biti potrebno 2-3 dana nabavke | Potvrdite zalihe materijala prije potvrde rasporeda |
| Tolerancija zategnutosti | Funkcije ispod-±0,01 mm zahtijevaju sporije rezove i verifikaciju CMM-a po-funkciji | Eksplicitno označite karakteristike stroge{0}}tolerancije; nemojte pokrivati-primijeniti ±0,005 mm |
| Kompletnost crteža | Nepotpuni ispisi pokreću DFM pitanja koja pauziraju posao | Pošaljite kompletan otisak sa svim oblačićima; 2D + 3D model |
| Naknadna{0}}obrada (eloksiranje, pozlaćivanje) | Dodaje 2-5 dana u zavisnosti od procesa i dobavljača | Potvrdite da li je potrebna završna obrada za prototip ili samo za proizvodnju |
| Količina | 1–3 dijela: minimalan utjecaj na red. 20+ dijelovi: raspored kao mali proizvodni ciklus | Budite jasni na RFQ da li je ovo proizvodnja prototipa ili mosta |
Jedan detalj koji kupce hvata nespremne: obrada nakon -završne obrade površine često se razlikuje od strojne obrade. Dio koji se obrađuje za dva dana može da sjedne i čeka na eloksiranje još tri. Ako vašem prototipu nije funkcionalno potrebna eloksirana završna obrada -, testirate mehaničko pristajanje, a ne otpornost na koroziju ili kozmetiku - navedite "kao-obrađen" i uštedite vrijeme. Ovo označavamo prilikom citiranja na svakom poslu na kojem se primjenjuje.
Materijali za dijelove CNC prototipa: šta inženjeri zapravo specificiraju
Izbor materijala u fazi prototipa treba da odgovara onome od čega će biti napravljen proizvodni dio. Korištenje 6061 aluminija za prototip dijela koji će na kraju biti 7075 daje vam pogrešne podatke o krutosti i čvrstoći. Upotreba 304 nerđajućeg čelika za prototip medicinske komponente 316L daje vam različito ponašanje korozije u vašim testovima validacije.
Ipak, najčešće prototipirani materijali zamale količine CNC prototipnih dijelovau industrijama koje opslužujemo:
Aluminijum 6061-T6- zadana vrijednost za većinu mehaničkih kućišta, nosača i strukturnih komponenti. Brzo se obrađuje, dobra stabilnost dimenzija, dobro podnosi eloksiranje. Ako je proizvodni dio također 6061, ovo je čist kao-za-prototip.
Aluminij 7075-T6- kada je proizvodnom dijelu potrebna veća čvrstoća. Nešto teže obrađivati od 6061, slično vrijeme isporuke. Navedite kada su performanse nosivosti{4}}prototipa bitne.
Nerđajući 316L- standard za komponente medicinskih uređaja, tečne{1}}dijelove u kontaktu i sve što ide u korozivno okruženje. Mašina traje duže nego za aluminijum; budžet dodatni dan.
Titanijum Ti-6Al-4V- vazduhoplovne i medicinske aplikacije gdje je omjer snage-i-kritičan. Znatno sporije za obradu od čelika. Prototip od titanijuma koji bi u aluminijumu trajao dva dana obično će trajati četiri do pet. Razlika u cijeni je stvarna -, ali ako vaš test validacije uključuje opterećenje, umor ili biokompatibilnost, nema zamjene.
Mesing C360- konektori, tijela ventila, navojni spojevi. Mašine brzo, dobro drži čvrste tolerancije.
Dijelovi CNC prototipa male količine: Pokretači troškova koje biste trebali razumjeti
Trošak dijelova CNC prototipa male količineviše po jedinici od proizvodnih dijelova iz razloga koji su predvidljivi i vrijedni razumijevanja -, a ne samo prihvatanje kao dato.
Cena podešavanja je najveći pokretač. Programiranje CAM putanje alata, fiksiranje dijela i izvođenje probnog rezanja traje otprilike isto vrijeme bilo da pravite jedan dio ili pedeset. U proizvodnji od 50 dijelova, taj trošak postavljanja amortizuje se na mali dio jedinične cijene. Kod prototipa koji se sastoji od 3 dijela, dominira.
Strojno vrijeme je drugi pokretač. CNC mašine rade od $50–$100+ po satu za 5-osnu opremu. Dio za koji je potrebno 90 minuta strojnog vremena po 80 USD po satu doprinosi 120 USD jediničnoj cijeni prije nego što se uračunaju materijal, alat i inspekcija.
Materijalni otpad je stvaran, ali se često precjenjuje. Aluminijski blok 100 mm × 100 mm × 50 mm može dati dio koji teži 200 g -, a ostalo su čipovi. Cena materijala čipova je realna cena, ali kod aluminijuma je retko dominantan faktor.
Troškovi inspekcije na dijelovima prototipa obično su veći nego na proizvodnim dijelovima - jer prvi članak novog posla zahtijeva provjeru pune dimenzije u odnosu na svaki oblačić za štampanje, a ne statistički uzorak. Za regulisane industrije (medicina, vazduhoplovstvo), inspekcijski paket je sam po sebi isporuka.
Ako je budžet vašeg prototipa ograničen, dvije najefikasnije poluge su: pojednostavite geometriju da biste smanjili vrijeme stroja i broj podešavanja, i pitajte eksplicitno da li je završna specifikacija potrebna za ovu fazu. I jedno i drugo su odluke o dizajnu i planiranju, a ne odluke o pregovorima s dobavljačima.
Kako MID Precision upravlja radom prototipa
Izvodimo prototip i rad male{0}}proizvodnje kao definirani servisni put -, a ne kao ostatke koji se stisnu između velikih serija. Prototipovi poslova u MID-u dobijaju DFM pregled prije nego što ponuda izađe. Taj pregled pokriva oblačiće tolerancije koji premašuju ono što geometrija podržava, debljine zidova koje će uzrokovati probleme sa fiksiranjem, specifikacije navoja kojima su potrebne oznake klasa i sve karakteristike kod kojih bi manja prilagodba dizajna značajno smanjila troškove ili rizik.
Na nedavnom poslu - blok pneumatskog razdjelnika 6061-T6 sa osam M5 priključaka i tolerancijom otvora ±0,01 mm na središnjem sjedištu ventila - DFM pregled je otkrio da će dva položaja portova zahtijevati četvrto podešavanje koje nije bilo očigledno iz 3D modela. Označili smo ga prije rezanja, kupac je pomjerio jednu poziciju porta za 2 mm u CAD-u, a posao se odvijao u tri podešavanja umjesto u četiri. Dio je isporučen četvrtog dana iz potvrđene štampe. To je vrsta poziva koja se ostvaruje samo ako neko zaista pročita crtež prije nego što ga programira.
NašCNC obrada brza izrada prototipausluga pokriva 3-osno, 4-osno i 5-osno glodanje, CNC tokarenje i švicarsko CNC tokarenje za precizne komponente malog promjera. Standardno vrijeme isporuke na većini prototipova je 3-7 radnih dana od potvrđenog 2D+3D paketa crteža. Materijali od legura aluminijuma preko nerđajućeg čelika, titana, mesinga, bakra i inženjerske plastike.
Ako je vaš projekat vremenski{0}}kritičan,razgovarajte sa našim inženjerimaprije nego što pošaljete RFQ - 10-minutni razgovor o pristupu fiksiranja i prioritetima tolerancije može smanjiti dan ili dva van rasporeda prije nego što posao i počne.
Pošaljite nam svoj otisaka mi ćemo vam vratiti ponudu sa DFM napomenom u roku od 24 sata. Zaproizvodnja prototipa i mostova male količinetraje, na upite odgovaramo isti radni dan.
FAQ
P: Moj dizajn se i dalje mijenja. Trebam li čekati dok se ne završi prije nego što ponudim CNC prototip?
Nije nužno. Ako su promjene male - pozicije karakteristika, veličine rupa, oblačića radijusa -, izrezivanje prvog prototipa sada i uključivanje promjena u drugom pokretanju je često brže od čekanja zamrzavanja dizajna. Troškovi podešavanja pri drugom pokretanju su niži jer se CAM programiranje znatno prenosi. Ono što ima smisla čekati je ako je osnovna geometrija još uvijek u toku, jer velika promjena oblika znači ponovno-programiranje od nule. Recite nam gdje se dizajn nalazi u ciklusu pregleda kada se raspitate - mi ćemo vas posavjetovati da li se isplati rezati sada ili zadržati.
P: Potreban nam je prototip da odgovara proizvodnom materijalu i završi tačno - eloksirani 6061-T6 prema istim specifikacijama kao i proizvodnja. Možete li to učiniti?
Da, i to je prava odluka ako prototip ide na test oblika/prilagođenosti/funkcije koji uključuje izdržljivost površine ili kozmetiku koja je važna za pregled zainteresiranih strana. Navedite vrstu anodiziranja (tip II prozirna, tip III tvrda anodizirana, boja), debljinu i sve zahtjeve za maskiranje na crtežu. Eloksiranje ide našem odobrenom partneru za završnu obradu i obično traje 2-3 radna dana. Ako je prototip isključivo za internu dimenzijsku validaciju, -mašinski obrađeni štedi vam te dane i troškove završne obrade.
P: Koja je minimalna količina koju ćete pokrenuti na CNC prototipu?
Jedan dio. Redovno izvodimo-poslove prototipa jedne jedinice - komponente probnih implantata, prilagođene elemente učvršćenja, jedno-tijela ventila. Jedinični trošak za jedan dio je veći od serije od 10 dijelova jer se postavka amortizira na manje komada, ali ne postoji prag minimalne količine narudžbe. Ako vam je potreban jedan dio da potvrdite koncept, to je valjan posao.
P: Kakocnc obrada prototipa naspram 3d štampeusporediti troškove za malo aluminijsko kućište, recimo 80mm × 60mm × 30mm?
Za jednostavno kućište u tom rasponu veličina, plastično 3D štampanje (SLA ili SLS) će obično biti jeftinije i brže za prototip vizuelne/provjere forme - ispod 100 USD i 1-2 dana. CNC u aluminijumu za isto kućište koštaće 150-400 dolara u zavisnosti od složenosti karakteristika, sa rokom isporuke od 3-5 dana. CNC dio vam daje materijal-ekvivalentan za proizvodnju, pravi zahvat navoja i završnu obradu površine koju zapravo možete anodizirati. Ako prototip ide na funkcionalni test ili treba da predstavlja proizvodne performanse, razlika u troškovima je opravdana. Ako se radi na stolu za reviziju zainteresovanih strana, 3D štampanje je pravi poziv.
