Kostenreduktion beim Titan-3D-Druck ohne Funktionsänderung
Die Kosten für den 3D-Druck von Titan können oft vor dem Versand der RFQ gesenkt werden, aber die sinnvollen Änderungen sind nicht zufälliges Ausdünnen oder Entfernen von Anforderungen. Der Käufer sollte zuerst die Funktion schützen, dann prüfen, welche Geometrie, Stützen, Bearbeitungszugaben und Prüfentscheidungen vermeidbare Kosten verursachen. Ein günstigeres Angebot, das ein Datum, eine Dichtfläche oder einen Lastpfad schwächt, ist keine gute Ersparnis.
Neway prüft die Kosten für die Titan-AM, indem es fragt, welche Merkmale kontrolliert bleiben müssen und welche Merkmale nur vorhanden sind, weil das CAD-Modell eine Gewohnheit von spanend hergestellten Teilen übernommen hat. Ein Ti-6Al-4V-Halter, eine Vorrichtung, ein Gehäuse oder ein Leichtbauteil kann die gleiche Funktion behalten, während die Stützrichtung, der lokale Bestand, der Prüfumfang oder der Prototypen-Finish-Level geändert werden. Diese Entscheidungen beeinflussen das Angebot deutlicher als die Forderung nach einem allgemeinen Rabatt.
Dieser Artikel gibt Käufern praktische Design-Hebel für Titan-3D-Druck-Dienstleistungen RFQs. Er vermeidet prozentuale Kosteneinsparungen, da die tatsächliche Wirkung von der Teilegeometrie, Stückzahl, Materialroute, Nachbearbeitung und Abnahmenachweisen abhängt.
Designentscheidungen, die die Baukosten von Titan beeinflussen
Der erste Kostenhebel ist die Bauorientierung. Die Orientierung beeinflusst das Stützenvolumen, die Bauhöhe, die Oberflächenrichtung, das Verzugsrisiko und ob kritische Flächen zusätzliche Bearbeitungszugaben benötigen. Ein Teil, das für den kleinsten Platzbedarf ausgerichtet ist, kann teuer werden, wenn es eine hohe Bauzeit erzeugt oder Stützen auf einer funktionalen Oberfläche platziert. Ein Teil, das für eine einfache Stützenentfernung ausgerichtet ist, benötigt möglicherweise mehr Baufläche, aber ein geringeres Nachbearbeitungsrisiko.
Das Bauvolumen ist ebenfalls wichtig, aber Käufer sollten die Hüllgröße nicht blind reduzieren. Das zu frühe Entfernen einer temporären Bearbeitungslasche oder eines Bestandspads kann die Fertigstellung des Teils erschweren. Die bessere Frage ist, welches hinzugefügte Material die Funktion schützt und welches Material nur vorhanden ist, weil das Design von der CNC-Bearbeitung kopiert wurde. Wenn ein Ansatz, eine Rippe oder eine dicke Wand keine Last trägt, nicht abdichtet, nicht positioniert oder die Bearbeitung nicht unterstützt, sollte es überprüft werden.
Für Pulverbettfusion kann die Nesting-Effizienz die Kosten für Wiederholungschargen beeinflussen. Teile, die zu hoch, weit verstreut oder orientierungsempfindlich sind, können die Chargeneffizienz verringern. Wenn der Käufer Wiederholungsmengen erwartet, sollte dies besprochen werden, bevor ein Prototypen-Layout genehmigt wird.
Stützen reduzieren, ohne funktionales Material zu entfernen
Die Stützenreduzierung ist sinnvoll, wenn sie nichtfunktionales Material, schwer zu entfernende Strukturen oder Narben auf empfindlichen Oberflächen vermeidet. Sie wird riskant, wenn sie die Steifigkeit dünner Wände verringert, Überhänge instabil macht oder Stützenkontakt in einen Lastpfad erzwingt. Käufer sollten stützenfreie Oberflächen und stützenakzeptierende Oberflächen in der Zeichnung oder in den RFQ-Notizen kennzeichnen.
Änderungen an Verrundungen, Überhangwinkeln, Zugangsöffnungen und lokale Rippenanpassungen können die Stützen reduzieren, ohne die Funktion des Teils zu ändern. Eine kleine Designänderung in der Nähe einer Öse kann Stützen von einer ermüdungsempfindlichen Oberfläche wegbewegen. Eine Ablass- oder Zugangsöffnung kann die Pulverentfernung vereinfachen. Eine temporäre Lasche kann das gedruckte Volumen erhöhen, aber das CNC-Einrichtungsrisiko verringern, sodass sie die Gesamtkosten des fertigen Teils senken kann.
Die Stützenentfernung sollte zusammen mit der Wärmebehandlung betrachtet werden. Titan-Teile können eine Spannungsentlastung vor der aggressiven Stützenentfernung benötigen, insbesondere wenn dünne Wände, lange Arme oder empfindliche Halterungsmerkmale vorhanden sind. Die Forderung nach dem niedrigsten Druckpreis ohne Berücksichtigung dieser Abfolge kann Kosten in spätere Nacharbeiten oder Prüfprobleme verschieben.
Design-Hebel | Reduzierter Kostentreiber | Funktionsrisiko | Vor der Änderung prüfen | Angebotsnotiz |
|---|---|---|---|---|
Bauorientierung ändern | Stützenkontakt, Bauhöhe oder Zugang zur Nachbearbeitung | Kann die Oberflächenrichtung auf einer kritischen Fläche verschieben | Daten, Lastpfade und stützenfreie Zonen prüfen | Lieferanten bitten, das Routenrisiko zu vergleichen, nicht nur die Druckkosten |
Lokale Zugangsöffnung hinzufügen | Pulverentfernung und Prüfunsicherheit | Öffnung kann Steifigkeit oder Abdichtung beeinträchtigen | Bestätigen, ob die Öffnung von der Designverantwortung erlaubt ist | Akzeptierte Zugangsmerkmale in der STEP-Datei anzeigen |
Bearbeitungszugabe auf Schnittstellen beschränken | CNC-Zeit und Materialabtrag | Zu wenig Zugabe kann fertige Oberflächen nach Verzug verfehlen | Gewinde, Bohrungen, Dichtflächen und Datenpads markieren | Bearbeitete und roh gedruckte Oberflächen trennen |
Prototypenprüfung vereinfachen | CMM-Programmier- und Berichtsaufwand | Fehlende Nachweise können den Wareneingang oder Designentscheidungen blockieren | Messungen an den Prototypenzweck binden | Optionalen vollständigen Bericht nur bei Bedarf anfordern |
Wiederholungschargen-Route einfrieren | Neuplanung und Verwirrung durch Lieferantenvergleiche | Prototypen-Abkürzungen sind möglicherweise nicht für die Wiederholungslieferung geeignet | Material, Orientierung, Wärmebehandlung und Prüfumfang genehmigen | Einzuschließende Aufzeichnungen vor der PO-Freigabe definieren |
Bearbeitungszugabe, die nur dort vorhanden sein sollte, wo sie benötigt wird
Metall-3D-Druck mit CNC-Nachbearbeitung sollte nicht bedeuten, dass das gesamte Titan-Teil maschinell bearbeitet wird. Gewinde, Bohrungen, Dichtflächen, Lagersitze, Datenpads und engpassende Oberflächen benötigen in der Regel CNC-Bearbeitung. Freiformrippen, Freiräume und nichtfunktionale Konturen können roh gedruckt bleiben oder nur eine lokale Endbearbeitung erhalten, wenn es die Zeichnung erlaubt.
Zugabe sollte dort platziert werden, wo das Teil gehalten, positioniert und gemessen wird. Eine dünne Wand benötigt keine zusätzliche Zugabe, wenn sie nur eine Freifläche ist. Ein Montagepad kann Zugabe benötigen, da Stützenentfernung und Wärmebehandlung die Oberfläche vor der Endbearbeitung verschieben können. Ein Loch kann als Pilotloch gedruckt, aber nach der Einrichtung der Daten fertigbearbeitet werden. Diese Entscheidungen senken die Kosten, indem sie die Arbeit am fertigen Teil auf echte Schnittstellen beschränken.
Käufer können helfen, indem sie in der Zeichnung kritische und nichtkritische Oberflächen unterscheiden. Wenn jede Oberfläche eine enge allgemeine Toleranz oder Endbearbeitungsanmerkung hat, muss das Angebot eine umfassende Bearbeitung und Prüfung annehmen. Wenn die Zeichnung die funktionalen Oberflächen identifiziert, kann der Lieferant diese Merkmale schützen und unnötige Arbeiten an anderer Stelle vermeiden.
Optionale Endbearbeitungsstufen sollten separat angeboten werden, wenn der Käufer noch aus dem Prototypen lernt. Ein Stützenkontaktbereich, der in einer Freiraumtasche versteckt ist, muss möglicherweise nur lokal gereinigt werden. Eine Dichtfläche oder ein Lagersitz sollte ein obligatorisches Bearbeitungsmerkmal bleiben. Diese Trennung hält die Funktion geschützt und gibt dem Einkauf einen klaren Überblick darüber, welche Vorgänge aufgeschoben, vereinfacht oder später hinzugefügt werden können.
Prüfvereinfachung ohne Verlust kritischer Nachweise
Die Prüfung ist ein weiterer kostenrelevanter Hebel, den der Käufer steuern kann. Ein vollständiger CMM-Bericht für jede Kontur hilft möglicherweise nicht bei einem Prototypen, dessen Zweck die Montagepassung ist. Gleichzeitig kann das Überspringen von Messungen an einem Bohrungsmuster oder einer Dichtfläche den Prototypen unbrauchbar machen. Das Prüfpaket sollte mit der Entscheidung übereinstimmen, die der Käufer treffen muss.
Für einen ersten Titan-Prototypen können ausgewählte Messungen an bearbeiteten Daten, Schraubenlöchern und kritischen Hüllen ausreichen. Für die Wiederholungslieferung in kleinen Stückzahlen benötigt der Käufer möglicherweise ein definiertes Berichtsformat, Materialaufzeichnungen, Wärmebehandlungsaufzeichnungen und auf die Zeichnungsrevision bezogene Nachweise. Wärmebehandlung und HIP sollten nur angeboten werden, wenn sie von der Funktion, Zeichnung oder Abnahmeplan gefordert werden.
Das Ziel ist nicht, Nachweise zu entfernen; es geht darum, keine Nachweise mehr zu kaufen, die keine technische Frage beantworten. Ein Prototyp für Ergonomie, ein Halter für die Passung und ein funktionales Kleinserienteil sollten standardmäßig nicht die gleiche Berichtslast tragen.
Kostennotizen zur Trennung von Prototypen und Wiederholungschargen
Die Prototypenstückzahl und die Wiederholungschargenstückzahl ändern die Diskussion über Design-for-Cost. Bei einem einmaligen Prototypen kann es akzeptabel sein, mehr manuelle Nachbearbeitung zu belassen oder ein einfacheres Prüfpaket zu verwenden. In einer Wiederholungscharge können kleine Ineffizienzen bei der Stützenentfernung, Bearbeitungseinrichtung oder Prüfung zu wiederkehrenden Kosten werden. Käufer sollten angeben, ob das Angebot für den Formnachweis, Funktionstests oder die Wiederholungslieferung gilt.
Die Kostenreduzierung sollte auch an die Zeichnungsrevisionskontrolle gebunden sein. Wenn Neway eine dünnere Rippe, ein geändertes Pilotloch, eine versetzte Stützfläche oder eine zusätzliche Bearbeitungslasche vorschlägt, sollte der Käufer bestätigen, ob die Änderung für die aktuelle Revision zulässig ist. Andernfalls repräsentiert ein kostengünstiger Prototyp möglicherweise nicht mehr die Geometrie, die das Entwicklungsteam testen wollte.
Eine zuverlässige RFQ sollte die STEP-Datei, die 2D-Zeichnung, die Titanlegierung, die Stückzahl, die Prototypen- oder Wiederholungsphase, die erforderliche Funktion, Oberflächen, die keine Stützen erhalten dürfen, bearbeitete Schnittstellen, erlaubte Designänderungen, Wärmebehandlungs- oder HIP-Erwartungen, Oberflächengüte, Prüfaufzeichnungen und die angestrebte Lieferzeit enthalten. Wenn Neway erlaubt wird, kostenreduzierende Änderungen vorzuschlagen, geben Sie an, ob diese Änderungen vor dem Druck eine schriftliche Genehmigung benötigen.
Die Kosten für die Titan-AM sind am besten kontrollierbar, bevor das Modell eingefroren wird. Sobald das Teil gedruckt ist, sind Stützennarben, fehlende Zugaben, unzugängliche Bohrungen und übermäßige Prüfanmerkungen nicht mehr günstig zu korrigieren, insbesondere nachdem der Kaufauftrag freigegeben wurde.
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