CNC obrada Brza izrada prototipova: kada je brzina važna i dio mora stvarno raditi
Vaš inženjer strojarstva završava CAD model u petak. Recenzija proizvoda je za tri tjedna. Trebate funkcionalno aluminijsko kućište - od pravog materijala, stvarne tolerancije, navoje koji stvarno zahvaćaju - za testiranje pristajanja, provjeru zazora za montažu i ušetajte na taj sastanak s nečim što možete dati oko stola.
Ovo je scenarij u kojem CNC obrada brze izrade prototipovazaslužuje svoje mjesto. Nije potreban svakom prototipu. Ali kada se dio mora ponašati kao proizvodna komponenta - držati toleranciju, podnijeti opterećenje, preživjeti toplinski ciklus, uklopiti se u sklop s kupljenim-hardverom - 3D-ispisano rezervirano mjesto neće vam dati podatke koje trebate. Potreban vam je dio izrezan od stvarnog materijala prema stvarnim specifikacijama.
Pogreška koju većina proizvodnih timova čini u ovoj fazi nije odabir pogrešnog procesa. Nije jasno razmišljanje o tome čemu prototip zapravo služi. Prvo odgovorite na to pitanje i odabir procesa slijedi logično.
Što CNC brza izrada prototipova zapravo znači u praksi
CNC obrada brze izrade prototipovanije posebna kategorija usluge s posebnom opremom. To je standardna CNC obrada - glodanje, tokarenje, švicarsko tokarenje - koje se izvodi s kratkim-rasporedom čekanja, optimiziranom postavkom za pojedinačne ili male-količine i pregledom procesa koji hvata DFM probleme prije početka rezanja, a ne nakon toga.
"Brzi" dio proizlazi iz dvije stvari: nema vremena izrade alata (za razliku od injekcijskog prešanja ili lijevanja pod pritiskom, CNC počinje od CAD datoteke i bloka materijala) i određivanja prioriteta u pogonu koji prototipne poslove dobiva u redu za dane, a ne za tjednima.
Na jednostavnom aluminijskom dijelu - kućištu, nosaču, bloku razdjelnika - obično možemo prijeći od potvrđene CAD datoteke do isporučenog dijela za 3 do 5 radnih dana. Složena geometrija, uske tolerancije na više značajki ili materijali poput titana to proširuju. Ali za dijelove koje većina timova za razvoj proizvoda zapravo treba u fazi validacije, vremenski rok je uistinu kratak.
Ono što najdosljednije usporava poslove prototipa nije strojno vrijeme. Problemi s crtežom su - nepotpuni oblačići tolerancije, nedostaju specifikacije završne obrade površine, oblačići navoja bez oznaka klase ili debljine stijenki koje se ne mogu održati u navedenom materijalu. DFM pregled prije početka posla dodaje nekoliko sati. Uočavanje problema s fiksiranjem nakon rezanja prvog dijela dodaje dane.
CNC obrada prototipa u odnosu na 3D ispis: Koristite pravi alat
Rasprava izmeđuCNC obrada prototipa vs 3D ispisima izravan odgovor kada vam bude jasno što prototip treba raditi. Niti jedan proces ne pobjeđuje univerzalno. Odgovaraju na različita pitanja.
| Kriteriji ocjenjivanja | CNC obrada | Metalni 3D ispis (DMLS/SLM) | Plastični 3D ispis (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| Svojstva materijala | Proizvodni-ekvivalent | Skoro -proizvodnja (određena anizotropija) | Znatno slabiji od proizvodnje |
| Tolerancija dimenzija | ±0,005–0,02 mm standardno | ±0,05–0,1 mm tipično | ±0,1–0,3 mm tipično |
| Površinska obrada (kao -izgrađena) | Ra 0,8–3,2 µm | Ra 5–15µm (zahtijeva naknadnu-obradu) | Ra 5–50 µm ovisno o procesu |
| Vrijeme isporuke (1–5 dijelova) | 3–7 dana | 5–14 dana (uključujući naknadnu-obradu) | 1–3 dana |
| Trošak za jednostavan metalni dio | srednje | visoko | Niska |
| Najbolje za | Funkcionalna validacija, provjere prikladnosti, proizvodno-reprezentativno testiranje | Složena unutarnja geometrija, topologija-optimizirane strukture | Vizualni modeli, rane provjere oblika/prikladnosti, ne-nosivost-opterećenja |
| Navoji, navojne rupe | Izvorni - izrezan izravno | Zahtijeva post{0}}strojnu obradu | Zahtijeva umetke ili post{0}}strojnu obradu |
| Brzina iteracije dizajna | Sporije (svaka promjena ponovno -strojeva) | srednje | Brzo |
Iskrena prosudba: za prototipove koji će ići u funkcionalno testiranje - opterećenje naprezanjem, toplinske cikluse, sastavljanje s proizvodnim hardverom, uzorke za podnošenje propisa - CNC je gotovo uvijek pravi poziv za metalne dijelove. Svojstva materijala su proizvodna-ekvivalentna jer režete iz iste šipke koju će koristiti proizvodna serija. 3D-ispisani metalni dio ima mikrostrukturne razlike od kovanog materijala koje su važne kada je dio pod opterećenjem.
Za ranu-fazu provjere oblika i prikladnosti gdje samo potvrđujete da oblik ima smisla i da koncept sklapanja funkcionira, plastični 3D ispis je brži i jeftiniji i savršeno prikladan. Pogreška je korištenje nakon te faze kada podaci prototipa trebaju predstavljati učinak proizvodnje.
Kada se vrijeme CNC brze izrade prototipa skrati -, a kada ne
CNC obrada brzo vrijeme izrade prototipovaima stvarna ograničenja, a njihovo razumijevanje pomaže vam da ih zaobiđete, a ne da se iznenadite.
| Faktor | Utjecaj na vrijeme isporuke | Što možete učiniti |
|---|---|---|
| Složenost dijela (broj postavljanja) | Svako dodatno postavljanje dodaje 0,5–1 dan | Dizajn za minimalne postavke; unaprijed razgovarati o strategiji fiksiranja |
| Dostupnost materijala | Za egzotične legure (titan, Inconel) možda će trebati nabaviti 2-3 dana | Potvrdite zalihu materijala prije potvrde rasporeda |
| Nepropusnost tolerancije | Značajke ispod-±0,01 mm zahtijevaju sporije rezove i provjeru CMM-a po-značajkama | Eksplicitno označi značajke uske{0}}tolerancije; nemojte pokrivati-nanesite ±0,005 mm |
| Cjelovitost crteža | Nepotpuni ispisi pokreću DFM pitanja koja pauziraju zadatak | Pošaljite kompletan ispis sa svim oblačićima; 2D + 3D model |
| Naknadna-obrada (eloksiranje, oplata) | Dodaje 2–5 dana ovisno o procesu i dobavljaču | Potvrdite je li potrebna završna obrada za prototip ili samo za proizvodnju |
| Količina | 1–3 dijela: minimalni utjecaj na red čekanja. 20+ dijelovi: raspored kao mala proizvodna serija | Budite jasni u Zahtjevu za ponudu radi li se o proizvodnji prototipa ili mosta |
Jedan detalj koji hvata kupce nespremne: naknadna-obrada površinske obrade često je po drugačijem rasporedu od strojne obrade. Dio koji strojevi za dva dana mogu čekati na eloksiranje još tri. Ako vašem prototipu funkcionalno nije potrebna anodizirana završna obrada - testirate mehaničko pristajanje, a ne otpornost na koroziju ili kozmetiku - navedite "kao{-strojno" i uštedite vrijeme. Označavamo ovo tijekom ponude za svaki posao na koji se odnosi.
Materijali za dijelove CNC prototipa: što inženjeri zapravo specificiraju
Izbor materijala u fazi prototipa trebao bi odgovarati onome od čega će biti napravljen proizvodni dio. Korištenje aluminija 6061 za prototip dijela koji će na kraju biti 7075 daje pogrešne podatke o krutosti i čvrstoći. Korištenje nehrđajućeg čelika 304 za prototip medicinske komponente 316L daje vam različito ponašanje korozije u vašim validacijskim testovima.
To je rekao, najčešće prototip materijala zadijelovi CNC prototipa male količineu industrijama kojima služimo:
Aluminij 6061-T6- zadana za većinu mehaničkih kućišta, nosača i strukturnih komponenti. Brz za obradu, dobra dimenzionalna stabilnost, dobro podnosi eloksiranje. Ako je proizvodni dio također 6061, ovo je čisti prototip slično-za-slično.
Aluminij 7075-T6- kada proizvodni dio treba veću čvrstoću. Nešto teži za obradu od 6061, slično vrijeme isporuke. Navedite kada je nosivost-prototipa važna.
Nehrđajući 316L- standard za komponente medicinskih uređaja,-dijelove koji dolaze u kontakt s tekućinom i sve što ulazi u korozivno okruženje. Obrada traje dulje nego aluminij; budžet za dodatni dan.
Titan Ti-6Al-4V- zrakoplovne i medicinske primjene gdje je omjer-snage-težine kritičan. Znatno se sporije obrađuje od čelika. Prototip od titana koji bi u aluminiju trajao dva dana obično će trajati četiri do pet. Razlika u cijeni je stvarna -, ali ako vaš validacijski test uključuje opterećenje, umor ili biokompatibilnost, nema zamjene.
Mjed C360- konektori, tijela ventila, navojni spojevi. Brzo se obrađuje, dobro podnosi uske tolerancije.
Dijelovi za CNC prototip male količine: pokretači troškova koje biste trebali razumjeti
Cijena dijelova za CNC prototip male količineviše po jedinici od proizvodnih dijelova iz razloga koji su predvidljivi i vrijedni razumijevanja - a ne samo prihvaćanja kao danog.
Trošak postavljanja je najveći pokretač. Programiranje CAM putanje alata, fiksiranje dijela i izvođenje probnog rezanja traje otprilike isto vrijeme bez obzira izrađujete li jedan dio ili pedeset. U proizvodnoj seriji od 50 dijelova, taj se trošak postavljanja amortizira na mali dio jedinične cijene. U 3-dijelnoj vožnji prototipa, on dominira.
Strojno vrijeme je drugi pokretač. CNC strojevi rade od 50 do 100+ USD po satu za opremu s 5 osi. Dio koji oduzima 90 minuta strojnog vremena po cijeni od 80 USD/sat pridonosi 120 USD jediničnom trošku prije nego što se uračunaju materijal, alat i inspekcija.
Materijalni otpad je stvaran, ali često prenaglašen. Aluminijski blok dimenzija 100 mm × 100 mm × 50 mm mogao bi dati dio koji teži 200 g - ostalo su komadići. Materijalni trošak čipova je pravi trošak, ali na aluminiju je rijetko dominantan faktor.
Inspekcijski troškovi na dijelovima prototipa obično su veći nego na proizvodnim dijelovima - jer prvi artikl novog posla zahtijeva potpunu provjeru dimenzija u odnosu na svaki oblačić za ispis, a ne statistički uzorak. Za regulirane industrije (medicinska, zrakoplovna), inspekcijski paket je sam po sebi isporuka.
Ako je proračun vašeg prototipa ograničen, dvije su najučinkovitije poluge: pojednostavite geometriju kako biste smanjili vrijeme stroja i broj postavljanja te izričito pitajte je li za ovu fazu potrebna završna specifikacija. Obje su odluke o dizajnu i planiranju, a ne odluke pregovora s dobavljačima.
Kako MID Precision upravlja radom prototipa
Prototipove i male{0}}proizvodne radove izvodimo kao definiranu stazu usluge - a ne kao ostatke koji se cijede između velikih proizvodnih serija. Poslovi prototipa u MID-u dobivaju recenziju DFM-a prije nego što ponuda izađe. Taj pregled pokriva oznake tolerancije koje premašuju ono što geometrija podržava, debljine stijenki koje će uzrokovati probleme s pričvršćivanjem, specifikacije navoja za koje su potrebne oznake klase i sve značajke kod kojih bi manje prilagodbe dizajna značajno smanjile troškove ili rizik.
Na nedavnom poslu - 6061-T6 pneumatski razvodni blok s osam M5 priključaka i tolerancijom provrta od ±0,01 mm na središnjem sjedištu ventila - DFM pregled je uhvatio da bi dva položaja priključka zahtijevala četvrtu postavku koja nije bila očita iz 3D modela. Označili smo to prije rezanja, kupac je pomaknuo jednu poziciju priključka za 2 mm u CAD-u, a posao se izvodio u tri postavke umjesto četiri. Dio je otpremljen četvrtog dana od potvrđenog tiska. To je vrsta poziva koja se obavlja samo ako netko stvarno pročita crtež prije nego što ga programira.
NašeCNC obrada brze izrade prototipovausluga pokriva 3-osno, 4-osno i 5-osno glodanje, CNC tokarenje i švicarsko CNC tokarenje za precizne komponente malog promjera. Standardno vrijeme isporuke za većinu izvođenja prototipa je 3-7 radnih dana od potvrđenog paketa 2D+3D crteža. Materijali od aluminijskih legura preko nehrđajućeg čelika, titana, mesinga, bakra i inženjerske plastike.
Ako je vaš projekt vremenski-kritičan,razgovarajte s našim inženjerimaprije nego što pošaljete RFQ - 10-minutni razgovor o pristupu utvrđivanju i prioritetima tolerancije može skrati dan ili dva izvan rasporeda prije nego što posao uopće počne.
Pošaljite nam svoj ispisa mi ćemo vam vratiti ponudu s DFM napomenom u roku od 24 sata. Zamala proizvodnja prototipa i mostovaradi, na upite odgovaramo isti radni dan.
FAQ
P: Moj dizajn se još uvijek mijenja. Trebam li pričekati da se dovrši prije nego što dobijem ponudu za CNC prototip?
Nije nužno. Ako su promjene manje - položaji značajki, veličine rupa, oblačići radijusa - dobivanje prvog rezanja prototipa sada i uključivanje promjena u drugoj vožnji često je brže nego čekanje zamrzavanja dizajna. Trošak postavljanja u drugoj vožnji manji je jer se CAM programiranje znatno prenosi. Tamo gdje ima smisla čekati je ako se osnovna geometrija još uvijek mijenja, jer velika promjena oblika znači ponovno -programiranje od nule. Recite nam gdje je dizajn u ciklusu pregleda kada se raspitate - savjetovat ćemo vas isplati li se rezati sada ili zadržati.
P: Trebamo prototip koji odgovara proizvodnom materijalu i završava točno - eloksirani 6061-T6 prema istim specifikacijama kao proizvodna serija. Možeš li to učiniti?
Da, i to je pravi izbor ako prototip ide na test oblika/prilagodljivosti/funkcije koji uključuje izdržljivost površine ili kozmetičko pitanje za reviziju dionika. Na crtežu navedite vrstu eloksiranja (Tip II prozirno, Tip III tvrdo eloksirano, boja), debljinu i sve zahtjeve maskiranja. Anodiziranje ide našem odobrenom partneru za završnu obradu i obično traje 2-3 radna dana. Ako je prototip isključivo za unutarnju provjeru dimenzija, as-machined vam štedi te dane i troškove završne obrade.
P: Koja je minimalna količina koju ćete pokrenuti na poslu CNC prototipa?
Jedan dio. Redovito izvodimo prototipove pojedinačnih-jedinica - probne komponente implantata, prilagođene elemente učvršćenja, jedno-kućišta ventila. Jedinična cijena jednog dijela veća je od serije od 10 dijelova jer se postavljanje amortizira na manje komada, ali ne postoji minimalni prag količine narudžbe. Ako vam treba jedan dio za provjeru valjanosti koncepta, to je valjan posao.
P: Kakocnc obrada prototipa vs 3d ispisusporedba troškova za malo aluminijsko kućište, recimo 80 mm × 60 mm × 30 mm?
Za jednostavno kućište u tom rasponu veličina, plastični 3D ispis (SLA ili SLS) obično će biti jeftiniji i brži za prototip vizualne/formalne provjere - ispod 100 USD i 1-2 dana. CNC u aluminiju za isto kućište koštat će 150–400 USD, ovisno o složenosti značajki, s rokom isporuke 3–5 dana. CNC dio vam daje-ekvivalentan proizvodni materijal, pravi spoj navoja i završnu obradu površine koju zapravo možete anodizirati. Ako prototip ide na funkcionalno testiranje ili treba prikazati proizvodnu izvedbu, razlika u cijeni je opravdana. Ako ide na stol za reviziju dionika, 3D ispis je pravi izbor.
