Снижение стоимости 3D-печати титаном без изменения функциональности

Стоимость 3D-печати титаном часто можно снизить до отправки RFQ, но полезные изменения — это не случайное утонение или удаление требований. Покупатель должен сначала защитить функцию, затем проанализировать, какие решения по геометрии, поддержкам, припускам на механическую обработку и контролю приводят к избегаемым затратам. Более дешевое предложение, ослабляющее базу, уплотнительную поверхность или силовую цепь, не является хорошей экономией.

Neway анализирует стоимость аддитивного производства титана, задаваясь вопросом, какие элементы должны оставаться контролируемыми, а какие присутствуют только потому, что CAD-модель унаследовала привычку обработанной детали. Кронштейн, приспособление, корпус или легкая деталь из Ti-6Al-4V могут сохранять ту же функцию при изменении направления поддержек, локального припуска, объема контроля или уровня чистовой обработки прототипа. Эти решения влияют на цену более явно, чем просьба о скидке.

В этой статье представлены практические конструктивные рычаги для покупателей, запрашивающих RFQ на услуги 3D-печати титаном. В ней избегают процентов экономии, так как реальный эффект зависит от геометрии детали, количества, маршрута материала, постобработки и приемочных данных.

Конструктивные решения, влияющие на стоимость титановой печати

Первый рычаг стоимости — ориентация построения. Ориентация влияет на объем поддержек, высоту построения, направление поверхности, риск деформации и необходимость дополнительного припуска на критических поверхностях. Деталь, ориентированная для наименьшего занимаемого пространства, может стать дорогой, если она создает большое время построения или размещает поддержки на функциональной поверхности. Деталь, ориентированная для легкого удаления поддержек, может требовать большей площади построения, но меньшего риска финишной обработки.

Объем построения также важен, но покупателям не следует слепо уменьшать размер конверта. Слишком раннее удаление временной технологической перемычки или припуска может усложнить финишную обработку. Лучше задаться вопросом, какой добавленный материал защищает функцию, а какой присутствует только потому, что конструкция скопирована с обработки на станках с ЧПУ. Если бобышка, ребро или толстая стенка не несут нагрузку, не уплотняют, не базируют и не поддерживают обработку, их следует пересмотреть.

Для селективного лазерного сплавления эффективность расположения в камере может влиять на стоимость повторяемых партий. Детали, которые слишком высоки, широко разнесены или чувствительны к ориентации, могут снижать эффективность партии. Если покупатель ожидает повторяемые количества, это следует обсудить до утверждения макета прототипа.

Снижение поддержек без удаления функционального материала

Снижение поддержек полезно, когда оно позволяет избежать нефункционального материала, труднодоступных структур или следов на чувствительных поверхностях. Оно становится рискованным, когда удаляет жесткость с тонких стенок, оставляет нависания неустойчивыми или вынуждает контакт поддержки попадать в силовую цепь. Покупателям следует указывать поверхности без поддержек и поверхности, допускающие поддержки, на чертеже или в примечаниях к RFQ.

Изменения радиусов скруглений, углов нависания, технологических отверстий и локальные корректировки ребер могут уменьшить поддержки без изменения функции детали. Небольшое конструктивное изменение около проушины может переместить поддержки подальше от чувствительной к усталости поверхности. Дренажное или технологическое отверстие может упростить удаление порошка. Временная перемычка может увеличить объем печати, но снизить риск обработки на ЧПУ, поэтому она все равно может снизить стоимость готовой детали.

Удаление поддержек следует рассматривать вместе с термообработкой. Титановые детали могут нуждаться в снятии напряжений перед агрессивным удалением поддержек, особенно при наличии тонких стенок, длинных рычагов или деликатных кронштейнов. Запрос самой низкой цены печати без учета этой последовательности может привести к переносу затрат на переделку или проблемы с контролем позже.

Припуск на механическую обработку, который должен быть только там, где нужен

Металлическая 3D-печать с последующей обработкой на ЧПУ не должна означать обработку всей титановой детали. Резьбы, отверстия, уплотнительные поверхности, посадочные места под подшипники, базовые площадки и поверхности с плотной посадкой обычно требуют обработки на ЧПУ. Свободно формованные ребра, карманы для зазоров и нефункциональные контуры могут оставаться в напечатанном виде или получать только локальную финишную обработку, если это допускается чертежом.

Припуск следует размещать там, где деталь будет закреплена, базироваться и измеряться. Тонкая стенка не требует дополнительного припуска, если это только поверхность для зазора. Крепежная площадка может нуждаться в припуске, потому что удаление поддержек и термообработка могут сместить поверхность перед окончательной обработкой. Отверстие может быть напечатано как пилотное, но обработано после установки баз. Эти решения снижают стоимость, сужая обработку готовой детали до реальных интерфейсов.

Покупатели могут помочь, используя примечания на чертеже, различающие критические и некритические поверхности. Если каждая поверхность имеет жесткий общий допуск или указание по чистоте, предложение должно предполагать обширную финишную обработку и контроль. Если на чертеже указаны функциональные поверхности, поставщик может защитить эти элементы и избежать ненужных работ в других местах.

Опциональные уровни финишной обработки следует указывать отдельно, когда покупатель еще изучает прототип. Зона контакта с поддержкой, скрытая внутри кармана для зазора, может потребовать только локальной очистки. Уплотнительная поверхность или посадочное место под подшипник должны оставаться обязательными элементами обработки. Такое разделение сохраняет функцию защищенной, предоставляя отделу закупок четкое представление о том, какие операции можно отложить, упростить или добавить позже.

Упрощение контроля без потери критически важных подтверждений

Контроль — еще один рычаг стоимости, контролируемый покупателем. Полный отчет КИМ по каждому контуру может не помочь прототипу, цель которого — проверка сборочного зазора. В то же время, пропуск измерения отверстий или уплотнительной поверхности может сделать прототип бесполезным. Объем контроля должен соответствовать решению, которое должен принять покупатель.

Для первого титанового прототипа может быть достаточно выборочных измерений на обработанных базах, болтовых отверстиях и критических габаритах. Для повторяемой поставки малого объема покупателю может потребоваться определенный формат отчета, запись материала, запись термообработки и подтверждения, привязанные к ревизии чертежа. Термообработку и горячее изостатическое прессование (HIP) следует запрашивать только тогда, когда они требуются по функции, чертежу или приемочному плану.

Цель не в удалении подтверждений; цель — перестать покупать подтверждения, которые не отвечают на инженерный вопрос. Прототип для эргономики, кронштейн для проверки посадки и функциональная деталь малой серии не должны по умолчанию нести одинаковую нагрузку по отчетности.

Примечания по стоимости для разделения прототипа и повторяемых партий

Количество прототипов и количество повторяемых партий меняют обсуждение проектирования с учетом стоимости. В единичном прототипе может быть приемлемо оставить больше ручной финишной обработки или использовать более простой объем контроля. В повторяемой партии небольшие неэффективности в удалении поддержек, оснастке ЧПУ или контроле могут стать повторяющимися затратами. Покупатели должны указывать, предназначено ли предложение для проверки формы, функциональных испытаний или повторяемой поставки.

Снижение стоимости также должно быть привязано к контролю ревизий чертежа. Если Neway предлагает более тонкое ребро, измененное пилотное отверстие, перенос опорной поверхности или добавление технологической перемычки, покупатель должен подтвердить, разрешено ли изменение для текущей ревизии. В противном случае недорогой прототип может больше не соответствовать геометрии, которую инженерная команда намеревалась тестировать.

Надежный RFQ должен включать STEP-файл, 2D-чертеж, марку титана, количество, этап (прототип или повторение), требуемую функцию, поверхности, которые не могут иметь поддержек, обрабатываемые интерфейсы, разрешенные изменения конструкции, ожидания по термообработке или HIP, чистоту поверхности, записи контроля и целевые сроки поставки. Если Neway разрешено предлагать изменения для снижения стоимости, укажите, требуют ли эти изменения письменного одобрения перед печатью.

Стоимость аддитивного производства титана наиболее контролируема до заморозки модели. После печати детали следы от поддержек, отсутствие припусков, недоступные отверстия и избыточные примечания по контролю уже не дешево исправлять, особенно после размещения заказа.

Часто задаваемые вопросы

1. Какая информация необходима для получения предложения по 3D-печати титаном?

2. Требует ли 3D-печать Ti-6Al-4V термообработки, HIP или обработки на ЧПУ?

3. Какая постобработка требуется для деталей из титановых сплавов, напечатанных на 3D-принтере?

4. Когда покупателям следует выбирать аддитивное производство Ti-6Al-4V?

5. Когда для металлического аддитивного производства требуется обработка на ЧПУ?

6. Когда требуется горячее изостатическое прессование для напечатанных металлических деталей?