Структурные компоненты EBAM: обзор экономически эффективной аддитивной обработки металла

Структурные компоненты EBAM следует рассматривать как кандидатов для крупногабаритного металлического производства, а не как мелкие детализированные детали, изготовленные методом 3D-печати. Покупатель обычно сравнивает заготовку, полученную методом напыления и близкую к чистовой форме (near-net), с механической обработкой из поковки, сварными конструкциями или литьем малыми сериями. Ключевой вопрос заключается в том, может ли EBAM снизить объем отходов, затраты на оснастку или сложность наращивания материала, при этом оставляя достаточный припуск для окончательной механической обработки и контроля.

Экономически эффективное производство зависит от границы между напыленным материалом и готовой геометрией. EBAM может быть полезен, когда компонент имеет большую структурную массу, добавленные ребра, толстые сечения или объем материала, удаление которого из поковки было бы дорогостоящим. Он может не дать преимуществ, когда каждая поверхность требует прецизионной механической обработки или когда геометрия детали уже достаточно проста для традиционной обработки на станках с ЧПУ.

Компания Neway рассматривает запросы на EBAM и связанные услуги направленного энергетического наплавления, проверяя материал, размер структуры, тепловложение, припуск на обработку, термообработку и доказательства, необходимые для приемки. В коммерческом предложении должно быть четко указано, хочет ли покупатель получить только напыленную заготовку, полуфабрикат или готовую структурную деталь.

Где EBAM вписывается в цепочку поставок структурных компонентов

Аддитивное производство с использованием электронного луча наиболее целесообразно обсуждать, когда деталь имеет такие размеры, что удаление материала, сварное изготовление или стоимость оснастки становятся серьезной проблемой при закупках. Структурные кронштейны, корпуса, рамы, толстые ребра, заготовки, близкие к чистовой форме (near-net blanks), и крупные формы из суперсплавов или титана заслуживают рассмотрения, если геометрия и материал подходят.

EBAM не является捷径 к получению готовых допусков. Это скорее маршрут создания металлической заготовки, который может сократить отходы сырья или создать форму, которую трудно изготовить из единого блока методом механической обработки. Готовый компонент по-прежнему зависит от управления напряжениями, доступности для механической обработки, подготовки баз, финишной обработки поверхности и контрольной приемки.

Покупатели должны определить, несет ли компонент нагрузку, позиционирует ли сборку, содержит ли жидкости или границы давления, или служит тестовой структурой. Несущая структурная деталь требует иной документации, чем заготовка для визуальной демонстрации. Деталь, предназначенная для аэрокосмической отрасли, энергетики или промышленного оборудования, должна проверяться в соответствии с чертежом и спецификацией покупателя, а не считаться квалифицированной только по названию процесса.

Обзор также должен выявить особенности, делающие EBAM достойным рассмотрения. Толстое локальное усиление, большие сети ребер, широкое наращивание материала и удаление дорогого сплава являются более сильными сигналами, чем мелкие косметические детали. Если деталь зависит от тонких каналов, мелких резьбовых отверстий или тонких прецизионных стенок, покупателю следует сравнить другой маршрут аддитивного производства или механически обработанную сборку перед принятием решения об использовании EBAM.

Экономия затрат обычно обусловлена стратегией использования материалов

EBAM становится коммерчески интересным, когда он меняет подход к использованию материала. Если для получения готовой детали требуется удаление большого количества дорогого титана, никелевого сплава или нержавеющей стали, напыленная заготовка, близкая к чистовой форме, может сократить отходы. Если компонент в противном случае потребовал бы сварной сборки нескольких толстых сечений, EBAM может снизить сложность сборки. Если готовая деталь представляет собой простую призму или вал, тот же маршрут может увеличить затраты вместо их снижения.

Обзор затрат должен включать стоимость исходного материала, время напыления, подготовку оснастки, термообработку, механическую обработку на ЧПУ, контроль и транспортировку. Низкая цена напыленной заготовки бесполезна, если в заготовке недостаточно припуска для окончательной механической обработки или если она требует непредвиденной доработки после термической деформации. Отдел закупок должен сравнивать стоимость готовой детали, а не только стоимость напыленного металла.

Количество изменяет соотношение. Один прототип может быть оправдан избежанием затрат на оснастку и сокращением отходов поковки. Небольшая повторяющаяся партия может оправдать улучшение оснастки и стабильность процесса механической обработки. Большие объемы могут подтолкнуть покупателя к литью, ковке или специализированному маршруту изготовления, если стоимость оснастки может быть распределена на весь заказ. EBAM следует рассматривать как один из вариантов на этой кривой затрат, а не как автоматическую замену каждому процессу структурного производства.

Размер построения, тепловложение и стратегия оснастки взаимосвязаны

Крупные структурные компоненты создают проблемы не только для рабочей зоны станка. Они создают проблемы для теплового контроля и закрепления заготовки. Тепловложение может вызвать перемещение длинных секций, деформацию фланцев или изменить количество материала, остающегося для окончательной механической обработки. Приспособления могут потребоваться во время напыления, термообработки или механической обработки, и эти приспособления могут влиять на стоимость так же сильно, как и объем напыления.

Покупатель должен определить поверхности, которые станут базами, элементы, несущие нагрузку, и зоны, которые могут остаться в состоянии после напыления. Если каждая внешняя стенка рассматривается как готовая поверхность, коммерческое предложение будет включать гораздо больше механической обработки. Если некритичные поверхности могут оставаться в состоянии после напыления или только зачищаться, маршрут может стать более практичным.

Для структурных компонентов EBAM направление построения следует обсуждать совместно с направлением механической обработки. Удобное направление напыления может сделать важное отверстие или грань труднодоступными. Удобное направление механической обработки может потребовать дополнительного припуска на напыление или временных площадок. Эти решения должны быть приняты до размещения заказа на покупку, а не после создания заготовки.

Транспортировка и перемещение — еще одна статья практических затрат. Крупные напыленные компоненты могут потребовать точек строповки, защиты при транспортировке, приспособлений для механической обработки или временного материала, который удаляется позже. Если покупатель упускает эти потребности из запроса коммерческого предложения (RFQ), два поставщика могут предложить разные объемы работ, при этом создавая впечатление, что они оценивают один и тот же структурный компонент EBAM.

Пост-обработка определяет реальную цену компонента

Механическая обработка на ЧПУ обычно является частью плана получения готовой детали EBAM. Отверстия, пазы, резьбы, уплотнительные поверхности, установочные площадки, посадочные места подшипников и прецизионные монтажные поверхности должны быть созданы или окончательно обработаны после напыления и термической обработки. Чертеж должен разделять структурную массу и функциональные интерфейсы, чтобы усилия по механической обработке не применялись ко всем поверхностям по умолчанию.

Термообработка или снятие напряжений могут обсуждаться, когда остаточные напряжения, стабильность материала или требования применения делают это необходимым. Точный маршрут зависит от марки материала и спецификации покупателя. Термообработка должна быть указана как обязательная, опциональная или определяемая покупателем. Она не должна предполагаться для каждого прототипа или опускаться для детали, требующей стабильности перед окончательной обработкой на ЧПУ.

Контроль должен соответствовать требованиям приемки структурных компонентов

Контроль структурных компонентов EBAM должен соответствовать тому, как будет использоваться деталь. Грубая заготовка может требовать размерного контроля только припуска и габаритов. Готовый компонент может требовать использования КИМ, записей о материале, записей о термообработке, визуального осмотра, неразрушающего контроля (НК) или документов,specified покупателем. Восстановленная деталь может требовать доказательств состояния до и после, проверки окончательного контура и критериев приемки для восстановленной зоны.

Покупателям следует избегать добавления контроля только как общего примечания. Если важны усталость, давление, температура или критический путь нагрузки, укажите, какие доказательства требуются. Если компонент предназначен для аэрокосмического или энергетического проекта, покупатель должен предоставить управляющий чертеж, спецификацию и требования к квалификации. Neway может поддержать обзор производства, но регуляторная или прикладная квалификация остается предметом требований покупателя и инженерного одобрения.

Что отправить для запроса коммерческого предложения (RFQ) на структурный компонент EBAM

Для обзора производства EBAM отправьте STEP-модель, 2D-чертеж, марку материала, конечное количество, стадию прототипа или малой серии, максимальный габарит детали, зоны несущей нагрузки, готовые интерфейсы, ожидания по припуску на обработку, требования к термообработке или снятию напряжений, чистоту поверхности, записи контроля и условия эксплуатации. Если запрос касается ремонта, добавьте материал базового компонента, состояние повреждения, лимиты удаления, зону наращивания и стандарт приемки.

Экономически эффективное коммерческое предложение по EBAM должно указывать, оценивает ли Neway только напыленную заготовку, механически обработанный полуфабрикат или полную готовую деталь. Эта четкость объема защищает отделы закупок и инженерии от сравнения цены заготовки с ценой готовой детали.

Связанные часто задаваемые вопросы

1. Когда покупателям следует рассматривать DED или EBAM?

2. Как следует оценивать детали EBAM?

3. Какие риски важны для крупных металлических деталей, изготовленных аддитивным способом?

4. Когда металлическим деталям, изготовленным аддитивным способом, нужна механическая обработка на ЧПУ?

5. Когда металлическим деталям, изготовленным аддитивным способом, нужна термообработка?

6. Может ли ремонт методом металлической аддитивной технологии заменить сварку?