خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن منخفضة الحجم مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والصب

يجب مقارنة خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن منخفضة الحجم مع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) والصب قبل أن يحدد المشتري مسار التصنيع. فأدنى سعر للمادة الخام ليس دائمًا أدنى سعر للجزء النهائي، وقد يتغير المسار الأمثل بين نموذج أولي من قطعة واحدة، ودفعة تجريبية من 20 قطعة، وطلبية متكررة من 300 قطعة.

بالنسبة لـ Neway، السؤال المفيد ليس ما إذا كان يمكن طباعة الجزء أم لا، بل هل تزيل التصنيع بالإضافة للمعادن الحاجة إلى القوالب، وتقلل من نفايات التشغيل الآلي، وتتيح الهندسة الداخلية، أو تجمع الأجزاء بطريقة تعوض وقت بناء سرير المسحوق، وإزالة الدعامات، والمعالجة الحرارية، والتشطيب باستخدام الحاسب الآلي، والفحص؟ إذا كان الجزء عبارة عن لوحة بسيطة، أو عمود، أو فاصل، أو شفة، فقد يظل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو الخيار الأنظف للشراء.

كُتبت هذه المقارنة للمشتريين الذين يعدون عرض سعر للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن، أو عرض سعر للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، أو عرض سعر للصب لنفس الجزء الصناعي. يجب أن يظهر طلب عرض الأسعار (RFQ) الكمية، والهندسة، والمادة، والتفاوت المسموح به، والواجهات المُشغّلة آليًا، وما إذا كانت الطلبية نموذجًا أوليًا، أو دفعة تجريبية، أو دفعة إنتاج متكررة.

حجم الدفعة يغير المسار قبل أن تفعل الهندسة ذلك

تُعد الكمية المرشح التجاري الأول لأن كل مسار يحمل تكلفة ثابتة مختلفة. يتجنب التصنيع بالإضافة للمعادن عبر انصهار سرير المسحوق قوالب الصب ويمكنه صنع أجزاء معقدة فردية دون تجهيزات مخصصة لكل سطح. يتميز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بعبء إعداد منخفض للأشكال البسيطة ولكنه قد يصبح مكلفًا عندما تكون إزالة المواد عالية. يضيف الصب تكاليف القوالب وتخطيط المسابك، لذا يصبح من الأسهل تبريره بعد استقرار التصميم والطلب.

بالنسبة لـ 1 إلى 5 قطع، يستحق التصنيع بالإضافة للمعادن (AM) المراجعة عندما يحتوي الجزء على قنوات داخلية، أو تخفيف وزن شبكي، أو أقواس متكاملة، أو ممرات توافقية، أو هندسة تتطلب عدة إعدادات للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي. غالبًا ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أفضل للكتل الصلبة، واللوحات، والأعمدة، والشفاه، والأجزاء التي يكون فيها شكل المخزون المشتراة قريبًا من الهندسة النهائية. نادرًا ما يكون الصب منطقيًا في هذه المرحلة إلا إذا كان المشتري يختبر مسار صب مستقبلي.

بالنسبة لـ 10 إلى 50 قطعة، يصبح القرار أقل تلقائية. قد يؤدي بناء AM متداخل إلى نشر تكلفة الإعداد عبر دفعة، لكن إزالة الدعامات، وتخفيف الإجهاد، والمعالجة المتساوية الضغط بالغاز الساخن (HIP) عند الحاجة، والتشطيب باستخدام الحاسب الآلي، والفحص تظل ضرورية. قد يفوز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي عندما تكون المادة متوفرة على شكل قضبان، أو ألواح، أو أنابيب، أو مسبوكة، ويكون التصميم ذا وصول مفتوح للأدوات. يمكن النظر في الصب إذا كانت الهندسة تتوافق بالفعل مع نية إنتاج مستقرة وكان تغيير القوالب غير مرجح.

بالنسبة لـ 50 إلى 500 قطعة، تصبح إمكانية التكرار وتكلفة الجزء النهائي أكثر أهمية من سرعة العينة الأولى. لا يزال AM صحيحًا للأجزاء الموحدة، أو مسارات التدفق الداخلية، أو تركيبات الطيران والروبوتات والطبية المجاورة منخفضة الحجم والتي لا تصلح للصب أو التشغيل الآلي. قد يبدأ الصب في المنافسة عندما يمكن توزيع تكلفة القالب عبر الدفعة ويمكن للجزء تحمل بدلات المسبك، ونظام الصب، والتشغيل الآلي اللاحق.

الهندسة التي تجعل مراجعة AM تستحق العناء

تمتلك الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن منخفضة الحجم حجة قوية عندما تخلق الهندسة قيمة لا يمكن للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي أو الصب توفيرها بسهولة. تُعد قنوات التبريد الداخلية، والمشعبات، والأقواس خفيفة الوزن، وميزات التركيب المتكاملة، والقنوات المنحنية، وتوحيد الأجزاء محفزات شائعة. إذا حول التصميم مجموعة من الأجزاء الملحومة أو المثبتة بالبراغي إلى جسم مطبوع واحد، فيجب على المشتري مقارنة عمالة التجميع، ومخطر التسرب، وتراكم التفاوتات، وعبء الفحص بالإضافة إلى سعر الوحدة.

يجب أن تكون إزالة المسحوق جزءًا من تلك المراجعة. قد يجعل التجويف الداخلي المغلق، أو الممر الأعمى، أو القناة الضيقة الطويلة عملية AM محفوفة بالمخاطر إذا لم يتمكن المسحوق من الهروب. يجب على المشتري إظهار فتحات التصريف، وتوقعات الفحص، وما إذا كانت الميزة الداخلية وظيفية، أو تجميلية، أو تُستخدم فقط لتخفيف الوزن. قد تتطلب بعض القنوات تغييرات في التصميم، أو تقسيمًا للفحص، أو مسار تصنيع مختلف.

يمكن للأضلاع الرقيقة، والجدران العالية غير المدعمة، والأوجه المسطحة الواسعة، والتحولات من الثقيل إلى الرقيق أن تؤثر على اتجاه البناء والتشوه. قد يحتاج الجزء إلى دعم إضافي، أو تخفيف إجهاد، أو مواد احتياطية للتشطيب الآلي. إذا كان هناك وجه ختم حرج، أو مقعد محمل، أو خيط، أو ثقب، أو datum موجود، فيجب تحديده كسطح نهائي بدلاً من تركه كما طُبع.

لا ينبغي اختيار أجزاء المعدن المخصصة المطبوعة ثلاثية الأبعاد فقط لأن الكمية منخفضة. إذا كان الجزء عبارة عن لوحة غطاء مستطيلة بسيطة بها ثقوب، أو جلبة مخروطة، أو عمود مستقيم، أو شفة مسطحة، فقد يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أسرع في تقديم عرض السعر وأسهل في الفحص. تزداد قوة AM عندما يستخدم التصميم العملية بدلاً من معاملتها كبديل لمادة خام مُشغّلة آليًا.

حيث يظل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو الخيار الأنظف للشراء

غالبًا ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو المسار الصحيح عندما تكون الهندسة بسيطة، وشكل المخزون متاح، وتكون تفاوتات التشطيب هي المحرك الرئيسي للقيمة. قد يكون أيضًا أفضل عندما تكون جميع الميزات الحرجة قابلة للوصول من الإعدادات التقليدية ولا توجد حاجة لأي ميزة داخلية خاصة بـ AM.

يتجنب التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أيضًا بعض الخطوات الخاصة بـ AM. قد لا تكون هناك حاجة لإزالة الدعامات، أو التعامل مع المسحوق، أو فصل لوحة البناء، أو متطلبات تخفيف إجهاد AM. بالنسبة لكتلة صغيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو قوس ألومنيوم بجيوب بسيطة، أو شفة فولاذية بدوائر براغي دقيقة، يمكن أن يوفر التصنيع باستخدام الحاسب الآلي مسارًا مباشرًا من المخزون إلى الجزء النهائي.

تعتبر نفايات المواد نقطة المقابلة. قد يؤدي قطع قوس خفيف الوزن من سبيكة كبيرة إلى إزالة معظم المواد المشتراة. قد يتطلب المشعب المعقد إعدادات متعددة وثقوبًا عرضية مسدودة. في هذه الحالات، قد يبدو عرض سعر التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بسيطًا في البداية ثم ينمو بمجرد تضمين التجهيزات، ووصول الأدوات، والثقوب العميقة، وإزالة الحواف، والفحص، والتجميع.

عادةً ما تطلب Neway من المشترين تحديد الأسطح التي تحتاج حقًا إلى تشغيل آلي. إذا تم منح كل سطح تفاوتًا ضيقًا أو تشطيبًا دقيقًا، فقد يصبح كل من AM بالإضافة إلى CNC و CNC الكامل مكلفين. يساعد فصل الأوجه الوظيفية عن الأسطح غير الحرجة في مقارنة المسارين بشكل عادل.

متى يبدأ الصب في المنافسة

يصبح الصب أكثر عملية عندما تكون الهندسة مستقرة، ويمكن للكمية استيعاب تكلفة القالب، ويقبل المشتري بدلات المسبك. قد يكون مناسبًا للمكونات المتكررة حيث يقلل الشكل شبه النهائي من نفايات المواد ويحتاج الجزء النهائي فقط إلى تشغيل آلي انتقائي. يمكن للصب الاستثماري أو مسارات الصب الأخرى أيضًا دعم الأشكال التي يصعب تشغيلها آليًا من المخزون الصلب.

المقايضة هي أنه يجب تعريف القالب، والتحكم في النموذج، وانكماش الصب، ونظام الصب، وعملية القشرة أو القالب، وعائد المسبك، والمعالجة الحرارية، ومواد التشغيل الآلي في وقت سابق. إذا توقع المشتري تغييرات في التصميم بعد القطع الأولى، فقد يصبح الصب مكلفًا لأن تغييرات القالب تتبع كل مراجعة. قد يكون AM للمعادن أفضل للأجهزة التجريبية المبكرة حيث لا تزال الهندسة قيد الاختبار.

يجب تسعير الصب كمسار تصنيع، وليس فقط كمادة خام أرخص. يجب على المشتري السؤال عن الأسطح التي تكون كما صُبّت، وأي الأوجه يتم تشغيلها آليًا، وما الذي يؤكده فحص الصب، وما إذا كانت أي عيوب مقبولة بموجب الرسم أو المواصفة. يمكن أن يكون للجزء النهائي نفسه مسار قبول مختلف عندما يتم طباعته، أو تشغيله آليًا، أو صبه.

تكلفة الجزء النهائي ليست تكلفة المادة الخام

يجب مقارنة عرض سعر خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن منخفضة الحجم عند حدود الجزء النهائي. يمكن أن تشمل تكلفة AM عمل اتجاه البناء، ووقت الآلة، وحجم الدعم، واستخدام المسحوق، وإزالة لوحة البناء، وتخفيف الإجهاد، وإزالة الدعم، والمعالجة HIP عند الحاجة، وبدل مخزون CNC، والمعالجة السطحية، والفحص. يمكن أن تشمل تكلفة CNC حجم المخزون، والإعدادات، ووقت التجهيز، ووصول الأدوات، وإزالة الحواف، وطحن الخيوط أو التنصيت، ووقت آلة قياس الإحداثيات (CMM). يمكن أن تشمل تكلفة الصب القالب، وصيانة النموذج، وعملية المسبك، والمعالجة الحرارية، وتنظيف الصب، وبدل التشغيل الآلي، وفحص العيوب.

يغير تفاوت التشطيب أيضًا المقارنة. قد يطبع AM الشكل شبه النهائي بينما ينهي CNC البيانات المرجعية، والثقوب، والخيوط، وأوجه الختم، ومقاعد المحامل. قد يشغل CNC كل سطح من المخزون. قد يحتاج الصب إلى تشغيل آلي فقط على واجهات محددة، ولكن يجب تضمين تباين الصب وتخطيط البدل.

أدلة المسار التي يجب تثبيتها قبل إصدار أمر الشراء

قبل طلب عرض سعر نهائي، أرسل ملف STEP، والرسم ثنائي الأبعاد، ودرجة المادة، ونقاط توقف الكمية، ومرحلة النموذج الأولي أو الإنتاج المتكرر، والأسطح الحرجة، والتفاوتات المطلوبة، وتشطيب السطح، وتوقعات المعالجة الحرارية، وسجلات الفحص، وأي تفضيل للمسار. إذا كنت تقارن الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، فأرسل أيضًا رسم CNC الحالي إذا كان موجودًا.

بالنسبة لـ AM، حدد القنوات الداخلية، ومسارات هروب المسحوق، ومخزون التشغيل الآلي، والأسطح التي يمكن أن تبقى كما طُبعَت. بالنسبة لـ CNC، حدد شكل المخزون المتاح، واستراتيجية البيانات المرجعية، والميزات العميقة، ومتطلبات الخيوط. بالنسبة للصب، اذكر ما إذا كان القالب مقبولاً، وما إذا كان التصميم قد يتغير، وأي الأسطح يتم تشغيلها آليًا بعد الصب. يمكن للمشترين الذين يعدون للنماذج الأولية حتى الإنتاج منخفض الحجم أيضًا الرجوع إلى متطلبات النماذج الأولية السريعة عندما يُقصد بالدفعة الأولى التحقق من الملاءمة أو الوظيفة.

إذا تم إرسال نفس الرسم إلى موردين متعددين، فلا تقارن فقط الرقم الأول في عرض السعر. اسأل عما إذا كان كل عرض سعر يشمل التشغيل الآلي النهائي، والمعالجة الحرارية، وإزالة الدعم أو نظام الصب، والمعالجة السطحية، وسجلات الفحص، ومتطلبات التعبئة. هذه هي الطريقة الوحيدة لمقارنة عرض سعر للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن منخفضة الحجم مع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والصب على أساس قبول موحد.

الأسئلة الشائعة ذات الصلة

1. ما هي الميزة الرئيسية لاستخدام DMLS لأجزاء المعدن مقارنة بطرق التصنيع التقليدية؟

2. كيف يتم تقدير تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن؟

3. متى يحتاج التصنيع بالإضافة للمعادن (AM) إلى التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

4. كيف تقارن تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد بالتصنيع التقليدي للإنتاج منخفض الحجم؟

5. هل يمكن لطباعة AlSi10Mg ثلاثية الأبعاد استبدال أجزاء الألومنيوم المُشغّلة آليًا؟

6. هل يمكن استخدام DMLS لأجزاء الاستخدام النهائي عالية الأداء؟