Je dodatočné{0}}spracovanie v kovovej 3D tlači kompatibilné s hromadnou výrobou?

Tento príbeh pozná každý, kto sa pokúsil škálovať kovovú 3D tlač nad rámec prototypovania. Samotná tlač -, či už fúziou laserového prášku, usmerneným nanášaním energie alebo tryskaním spojiva -, sa stala rýchlejšou, spoľahlivejšou a cenovo-konkurenčnejšou s každou generáciou hardvéru. Úzke miesto sa presunulo po prúde. Následné-spracovanie: odstránenie podpory, tepelné spracovanie, povrchová úprava, kontrola a dokumentácia kvality - je teraz hlavným obmedzením, ktoré obmedzuje aditívnu kovovú 3D tlač v dosiahnutí jej potenciálu ako metódy hromadnej výroby.

Otázka, ktorú tento článok rieši, nie je, či je následné{0}}spracovanie nevyhnutné - takmer pri každej aplikácii 3D kovového materiálu vo výrobe. Otázkou je, či je možné následné{4}}spracovanie organizovať, automatizovať a spravovať na úrovniach priepustnosti a konzistencie, ktoré si vyžaduje objemová výroba. Dôkazy z nedávneho priemyselného výskumu a vlastných skúseností spoločnosti Sunhingstones s produkciou naznačujú, že odpoveď je áno -, ale len vtedy, keď sa následné spracovanie- považuje za integrovanú inžiniersku disciplínu a nie ako dodatočný nápad k tlači.

Medzera v spracovaní-príspevku: Prečo je zmenšovanie kovovej tlače ťažšie, ako sa zdá

Globálny trh s aditívnou kovovou 3D tlačou dosiahol v roku 2023 približne 3,8 miliardy USD a predpokladá sa, že do roku 2030 prekročí 11 miliárd USD, pričom bude rásť zloženým ročným tempom približne 16 % (MarketsandMarkets, 2024). V rámci tejto rastovej trajektórie je prechod z malého-objemu na veľkoobjemovú-výrobu všeobecne identifikovaný ako ďalší hlavný inflexný bod. Priemysel však neustále podceňuje zložitosť následného{11}}spracovania vo veľkom rozsahu.

Prieskum spoločnosti Deloitte z roku 2023 medzi 150 výrobcami, ktorí aktívne využívajú poskytovateľov služieb 3D tlače na kov, zistil, že následné-spracovanie predstavovalo v priemere 40 – 60 % celkových nákladov na súčiastky vo výrobných programoch - a že 62 % respondentov označilo dodaciu dobu po-spracovaní za svoju primárnu prekážku zvyšovania objemu výroby aditív. Len 18 % uviedlo, že má zdokumentovaný pracovný postup{11}}po spracovaní navrhnutý špeciálne pre hromadnú výrobu, na rozdiel od prispôsobenia procesov z éry prototypov{12}}na vyššie množstvá.

Hlavná príčina je štrukturálna. Dodatočné-spracovanie pre tlač kovov bolo vyvinuté v kontexte prototypovania, kde boli veľkosti sérií malé, geometrie súčiastok sa menili a rýchlosť bola sekundárna vzhľadom na schopnosti. Objemová výroba obracia všetky tieto podmienky: veľkosti šarží sú veľké a opakujúce sa, geometrie sú pevné a priepustnosť je komerčným obmedzením. Pracovný postup po-spracovaní, ktorý funguje dobre pre 10 dielov za mesiac, sa nezväčší na 500 dielov za mesiac tým, že bude prebiehať rýchlejšie. Vyžaduje si to prerobenie-.

Päť post{0}}krokov spracovania, ktoré určujú životaschopnosť hromadnej výroby

1. Odstránenie nosnej konštrukcie

Odstránenie podpory je najpracnejším-krokom po{1}}spracovaní vo väčšine aditívnych kovových 3D tlačových pracovných postupov a je najodolnejší voči automatizácii. Podpery sú geometriou-špecifické: ich umiestnenie, hustota a obtiažnosť odstraňovania sa líšia v závislosti od dizajnu každého dielu. V prostredí prototypovania skúsení operátori manuálne odstraňujú podporu, pričom akceptujú časové náklady ako nevyhnutný prvok procesu s malým-objemom. V prostredí objemovej výroby sa tieto časové náklady priamo spájajú s jednotkovými nákladmi a dodacím časom.

Na riadenie odstraňovania podpory vo veľkom rozsahu sa objavili dve stratégie. Prvým je návrh-pre-aditívnu-výrobu (DfAM): prepracovanie dielov s cieľom minimalizovať objem podpory prostredníctvom optimalizovanej orientácie zostavy, samopodporných geometrií a optimalizácie topológie. Štúdia z roku 2022 v časopise Journal of Manufacturing Processes zistila, že diely optimalizované pre DfAM-vyžadujú o 35 – 55 % menší objem podpory ako konvenčne orientované ekvivalenty, čím sa o zodpovedajúcu hranicu skrátil čas manuálneho odstraňovania.

Druhou stratégiou je automatizácia. Robotické odhrotovacie systémy, elektrochemické obrábanie a abrazívne prietokové obrábanie (AFM) môžu všetky súčasne riešiť zvyšky podpory a drsnosť povrchu v opakovateľnom, programovateľnom procese. V spoločnosti Sunhingstones sú diely nad 100 kusov za mesiac hodnotené z hľadiska uskutočniteľnosti robotického odihlovania ako štandardného kroku pri kontrole pripravenosti výroby.

2. Tepelné spracovanie

Každý 3D kovový materiál vyrobený procesom fúzie práškového lôžka obsahuje zvyškové napätie z rýchleho tepelného cyklu procesu výstavby. V prípade konštrukčných aplikácií musí byť toto napätie uvoľnené pred uvedením dielu do prevádzky -, aby sa stabilizovali rozmery a aby sa zabránilo predčasnému únavovému zlyhaniu. Tepelné spracovanie preto nie je voliteľné pre väčšinu programov služieb 3D tlače kovov; je to povinný krok spracovania, ktorého výkon a náklady musia byť zohľadnené v každom pláne výroby.

Dobrou správou je, že tepelná úprava sa dobre šupina. Vsádzkové pece dokážu spracovať stovky dielov súčasne a čas cyklu na diel sa prudko znižuje so zvyšujúcou sa veľkosťou dávky. Cyklus odľahčenia napätia, ktorý stojí 50 GBP za diel pri veľkosti dávky 10, môže stáť menej ako 5 GBP za diel pri veľkosti dávky 200, pretože čas pece a náklady na energiu sú zdieľané v celej dávke.

Obmedzením je kvalifikácia pece a sledovateľnosť. Programy hromadnej výroby v regulovaných odvetviach - letectvo, zdravotníctvo, automobilové bezpečnostné komponenty - vyžadujú zdokumentované záznamy šarží pre každý cyklus tepelného spracovania vrátane nepretržitého monitorovania teploty, záznamov o zložení atmosféry a vysledovateľnosti identifikácie dielov. Správa Asociácie leteckého priemyslu (AIA) z roku 2021 zistila, že nezhody dokumentácie tepelného procesu- tvoria 28 % všetkých zistení auditov dodávateľov v programoch aditívnej výroby. Sunhingstones to rieši prostredníctvom tepelného spracovania s certifikáciou ISO 9001 s úplnými elektronickými záznamami o šaržiach uchovávanými minimálne desať rokov.

3. Izostatické lisovanie za tepla (HIP)

HIP je čoraz viac špecifikovaný pre konštrukčné aditívne kovové 3D tlačové komponenty, najmä v leteckom a medicínskom priemysle, pretože uzatvára vnútornú pórovitosť, ktorú ani vylepšené parametre tlače ani samotné tepelné spracovanie nedokážu úplne odstrániť. Výzvou pre objemovú výrobu je to, že HIP je kapitálovo-intenzívny proces, ktorý sa vykonáva v špecializovaných zariadeniach, a plánovanie prístupu ku kapacite HIP môže predstavovať značnú variabilitu času prípravy.

Výskum publikovaný v Materials Science and Engineering A (2022) ukázal, že diely z nehrdzavejúcej ocele LPBF 316L podrobené HIP vykazovali 40 % zlepšenie únavovej životnosti pri 10⁷ cykloch v porovnaní s -uvoľnenými-len dielmi -, čo je výsledok konzistentný vo viacerých štúdiách na rôznych3D kovový materiálzliatinové systémy. Pre aplikácie, kde sa vyžaduje toto zlepšenie výkonu, nie je možné HIP eliminovať. Otázkou výrobného inžinierstva je, ako ho efektívne integrovať.

Sunhingstones riadi priepustnosť HIP agregovaním častí z viacerých programov do zdieľaných sérií HIP, čím sa minimalizujú režijné náklady na plánovanie podľa{0}}programov a využívajú sa náklady na pevný cyklus v rámci väčšej časti populácie. Pre zákazníkov s opakujúcimi sa mesačnými objemami Sunhingstones zavedie ako súčasť produkčnej dohody špeciálnu kadenciu plánovania HIP, čím zaistí, že sa HIP nestane ad hoc prekážkou.

4. Povrchová úprava

Požiadavky na povrchovú úpravu sa v rôznych aplikáciách aditívnej kovovej 3D tlače výrazne líšia. Priemyselné konzoly a štrukturálne kryty môžu byť prijateľné s lemom-otryskaným-zastavaným povrchom (Ra 3–8 μm). Komponenty na-manipuláciu s tekutinami a lekárske implantáty vyžadujú elektrolyticky leštené alebo presne{8}}opracované povrchy (Ra < 1,6 μm). Ložiskové plochy vyžadujú brúsenie alebo honovanie (Ra < 0,4 μm).

Výzvou hromadnej výroby je, že povrchová úprava je krok, ktorý je najcitlivejší na geometriu dielu a najviac závisí od kvalifikovanej pracovnej sily pre zložité povrchy. K dispozícii sú tri prístupy:

Hromadné dokončovanie (otáčanie, vibračné dokončovanie):vysoko škálovateľné, nízke náklady na diel, efektívne pre rovnomerné zlepšenie povrchu dielov bez zložitých vnútorných kanálov. Je dosiahnuteľná priepustnosť stoviek dielov na cyklus. Nevhodné pre diely s úzkymi rozmerovými toleranciami na funkčných povrchoch, pretože úber materiálu nie je selektívny.

Automatizované CNC obrábanie:konzistentné, programovateľné, plne sledovateľné a schopné dosiahnuť akúkoľvek požadovanú povrchovú úpravu na dostupných prvkoch. Vyššie kapitálové náklady ako hromadné dokončovanie, ale úplne eliminuje variabilitu operátora. Najlepšie sa hodí pre opakujúce sa programy s pevnou geometriou a definovanými požiadavkami na povrchovú úpravu špecifických vlastností.

Elektroleštenie a chemická úprava:škálovateľný pre dávkové spracovanie, obzvlášť účinný pre nerezové a titánové komponenty. Dosahuje konzistentné zlepšenie chémie povrchu spolu so znížením drsnosti. Dobre-vhodné pre medicínske a potravinárske-aplikácie, kde je špecifikovaná kvalita Ra aj pasívneho filmu.

5. Kontrola a dokumentácia kvality

Kontrola je často po{0}}krokom spracovania, ktorý sa pri plánovaní hromadnej výroby najviac podceňuje. V prototypovom prostredí je prijateľný jediný operátor CMM, ktorý meria jednu súčiastku naraz. V prostredí objemovej výroby je 100% kontrola CMM každej časti komerčne nerealizovateľná pri väčšine veľkostí sérií. Objemová kontrola si vyžaduje štatistický prístup: štúdie spôsobilosti procesu, aby sa zistilo, že výrobný proces je konzistentne v rámci tolerancie, v kombinácii s kontrolou založenou na vzorkovaní-namiesto 100 % merania, pričom 100 % kontrola je vyhradená pre bezpečnostné-kritické funkcie.

Dokument z roku 2023 v International Journal of Advanced Manufacturing Technology zistil, že implementácia štatistického riadenia procesov (SPC) v piatich kritických dimenziách vaditívna kovová 3D tlačvýrobný program znížil náklady na kontrolu o 47 % v porovnaní so 100 % kontrolou CMM bez akéhokoľvek zvýšenia nezhôd v teréne-. Podmienkou povolenia bola preukázaná Cpk väčšia alebo rovná 1,33 vo všetkých SPC-monitorovaných dimenziách - dôkazov, že proces bol dostatočne stabilný na to, aby sa spoliehal na vzorkovanie.

Pre programy služieb 3D tlače kovov Sunhingstones štandardne implementuje SPC pre opakujúce sa výrobné programy nad 50 jednotiek za mesiac, s kontrolnými diagramami udržiavanými pre kritické rozmery a automatickou eskaláciou na 100% kontrolu, ak sa ktorýkoľvek rozmer blíži k kontrolnému limitu.

Automatizácia a digitálna integrácia: technológie umožňujúce spracovanie{0}}množstiev

Robotická automatizácia v post{0}}spracovaní

Automatizácia následného spracovania kovovej 3D tlače-je aktívnou oblasťou priemyselných investícií. Podľa Wohlersovej správy z roku 2023 34 % opýtaných poskytovateľov služieb v oblasti výroby kovových aditív zaviedlo v predchádzajúcich dvoch rokoch nejakú formu automatizovaného následného spracovania-, čo je nárast oproti 12 % v roku 2020. Primárnymi aplikáciami sú automatické odstraňovanie prášku, robotická manipulácia s dielmi medzi jednotlivými krokmi procesu a automatické odstraňovanie ostrapov.

Robotické odhrotovacie systémy a systémy povrchovej úpravy - využívajúce silou{1}}riadené koncové efektory s vymeniteľnými brúsnymi nástrojmi - sú teraz komerčne dostupné a preukázali skrátenie doby cyklu o 60 – 70 % v porovnaní s manuálnym dokončovaním dielov s opakujúcou sa geometriou. Investičný prípad závisí od objemu: robotické systémy vyžadujú značné predbežné programovanie a vývoj upínacích prípravkov, ktoré sa amortizujú v rámci objemu výroby. Pri programoch pod približne 200 dielov za rok zostáva manuálne spracovanie zvyčajne hospodárnejšie.

Digitálne vlákno a sledovateľnosť

Objemová výroba aditívnych kovových 3D tlačových dielov v regulovaných odvetviach si vyžaduje úplný digitálny záznam spájajúci identitu každého dielu s parametrami zostavy, záznamami po-spracovaní a výsledkami kontroly. Toto „digitálne vlákno“ nie je voliteľné pre letecké, lekárske alebo automobilové bezpečnostné aplikácie: je to zmluvná a regulačná požiadavka.

Implementácia digitálneho vlákna v prostredí služieb kovovej 3D tlače si vyžaduje integráciu medzi systémom riadenia zostavy, platformou ERP alebo MES, systémom riadenia kvality a systémom zberu údajov kontroly. Táto integrácia nie je-triviálna a je často limitujúcim faktorom pri škálovaní z malých-sériových na objemovú výrobu. Spoločnosť Sunhingstones investovala do prepojenia svojho softvéru na správu zostavy LPBF priamo so systémom riadenia kvality s certifikáciou ISO 9001-, ktorý umožňuje automatické generovanie cestovných dokumentov dielov, ktoré sledujú každý diel v každej fáze následného spracovania s časovými pečiatkami a záznamami operátora.

Umelá inteligencia a monitorovanie procesov

Nové aplikácie strojového učenia v post-spracovaní aditívnej kovovej 3D tlače zahŕňajú-monitorovanie procesu povrchovej úpravy počas automatizovaného obrábania (zníženie potreby merania po{3}}procese), prediktívne plánovanie cyklov tepelného spracovania na základe predpovedí zostavenia a detekciu anomálií v teplotných profiloch pece, ktoré signalizujú}možnú nezhodu dokončenia šarže{4}.

Aj keď tieto technológie ešte nie sú štandardom vo väčšine operácií služieb 3D tlače kovov, miera ich prijatia sa zrýchľuje. Európska technologická platforma pre aditívnu výrobu (AM-MOTION), podporovaná financovaním Horizon Europe, zverejnila cestovné plány, v ktorých sa predpokladá, že do roku 2028 bude -asistované monitorovanie po{4}}spracovaní pomocou umelej inteligencie komerčne nasadené v 40 – 60 % veľkoobjemových{7}}zariadení na aditívnu výrobu.

Prípadová štúdia: Scaling Post-Spracovanie pre program objemovej aditívnej kovovej 3D tlače v Sunhingstones

Začiatkom roku 2023 získala spoločnosť Sunhingstones výrobnú zmluvu na dodávku 316L telies hydraulických potrubí z nehrdzavejúcej ocele pre zákazníka z oblasti priemyselnej automatizácie s mesačnou požiadavkou na objem 350 jednotiek a dodacím cyklom štyri týždne od objednávky po odoslanie.

Výzva

Časti sa predtým vyrábali v prototypových množstvách 10 – 15 jednotiek za mesiac, pričom následné spracovanie- sa vykonávalo manuálne: podpery boli odstránené ručne, uvoľnenie napätia v malej vsádzkovej peci zdieľanej s inými programami, povrchová úprava ručným otryskaním a 100 % kontrola CMM. Celkový čas-spracovania jednej časti bol približne 4,5 hodiny. Pri 350 jednotkách za mesiac sa to rovnalo viac ako 1 500 hodinám práce po{11}}spracovaní - pri dohodnutých jednotkových nákladoch a dodacom cykle jasne nerealizovateľných.

Uverejniť-prepracovanie dizajnu

Tím výrobných inžinierov spoločnosti Sunhingstones vykonal osem týždňov pred spustením výroby po-program zmeny dizajnu, v ktorom sa zaoberal každý krok:

Podpora redizajnu:Kontrola DfAM znížila objem podpory o 42 % prostredníctvom optimalizácie orientácie zostavy a samopodporných{1}}úprav geometrie troch funkcií. To samo osebe skrátilo čas manuálneho odstraňovania z 2,1 hodiny na 0,9 hodiny na diel.

Dávkovanie tepelného spracovania:Vyhradený harmonogram odľahčenia bol stanovený na 120 jednotiek na cyklus pece, ktorý sa spúšťa dvakrát týždenne. Čas na-časovú časť pece klesol z 1,1 hodiny na 0,18 hodiny pri veľkosti objemovej dávky.

Automatická povrchová úprava:Vibračný dokončovací systém bol kvalifikovaný pre geometriu potrubia, čím sa dosiahol konzistentný Ra 3,2 μm na všetkých vonkajších povrchoch. Manuálne dokončovanie bolo zachované len pre tri funkcie interného portu vyžadujúce Ra 1,6 μm, čím sa skrátil čas manuálneho dokončovania z 0,8 hodiny na 0,15 hodiny na diel.

Kontrola založená na SPC-:Štúdia spôsobilosti 60 prvých{1}}výrobných dielov stanovila Cpk väčšiu alebo rovnú 1,45 vo všetkých ôsmich kritických dimenziách. Kontrola bola prevedená na plán 10 % odberu vzoriek s monitorovaním SPC, čím sa skrátil čas kontroly z 1,4 hodiny na diel na priemerných 0,14 hodiny na diel.

Spoločným výsledkom bolo skrátenie priemerného času po{0}}spracovaní zo 4,5 hodiny na diel na 1,37 hodiny na diel -, čo predstavuje 70 % zníženie. Program beží v objeme viac ako dvanásť mesiacov bez -nezhôd v teréne a s výnosom prvého{7}}prechodu 98,6 %.

Uznanie priemyslu a smerovanie cestovania

Dozrievanie kovovej 3D tlače po-spracovaní pre sériovú výrobu priťahuje čoraz väčšiu pozornosť normalizačných orgánov, obchodných organizácií a sponzorov výskumu. Výbor ASTM International F42 pre aditívnu výrobu zverejnil alebo vyvíja štandardy, ktoré sa špecificky zaoberajú post-kvalifikáciou sekvencie spracovania, vrátane ASTM F3303 (Norma pre aditívnu výrobu - Post-spracovanie) a súvisiace dokumenty s usmerneniami, ktoré explicitne uznávajú kontext objemovej výroby.

Európske združenie priemyslu obrábacích strojov (CECIMO) v roku 2023 zverejnilo svoje odporúčania týkajúce sa politiky aditívnej výroby, konkrétne vyzývajúce na investície do automatizácie post{1}}spracovania ako podmienky, aby európske dodávateľské reťazce aditívnej výroby mohli efektívne konkurovať konvenčnej výrobe. Správa uvádza priepustnosť po{3}}spracovaní ako jedinú najúčinnejšiu páku na zníženie jednotkových nákladov na aditívnu výrobu vo veľkom rozsahu.

Na úrovni spoločnosti spoločnosť Sunhingstones zosúladila svoje systémy kvality služieb 3D tlače a výroby kovov s týmito vyvíjajúcimi sa štandardmi a investovala do kapacity dávkového tepelného spracovania, automatizovanej povrchovej úpravy, infraštruktúry digitálnej sledovateľnosti a riadenia kvality-na základe SPC. Tieto investície sú určené na podporu zákazníkov pri prechode z prototypových na objemové programy bez priepustnosti a nákladových sankcií, ktoré tento prechod historicky sťažovali.

Často kladené otázky (FAQ)

Nasledujúce otázky odrážajú obavy, ktoré najčastejšie vyvolávajú inžinieri a manažéri obstarávania, ktorí hodnotia aditívnu kovovú 3D tlač pre sériovú výrobu - a spájajú sa priamo s výrobným scenárom opísaným v úvode tohto článku.

Otázka 1: Je pri výrobe kovových 3D tlačených dielov vždy potrebné dodatočné spracovanie?

Pre prakticky všetky konštrukčné a funkčné aplikácie áno. Ako-konštrukčné kovové diely 3D tlače obsahujú zvyškové napätie, drsnosť povrchu, ktorá zvyčajne prekračuje funkčné požiadavky, a - v závislosti od aplikácie - pórovitosť, ktorú musí HIP uzavrieť. Požadované konkrétne kroky po-spracovaní závisia od aplikácie, zliatiny 3D kovového materiálu a príslušných priemyselných noriem. Ne-konštrukčné komponenty bez požiadaviek na povrchovú úpravu alebo mechanické vlastnosti môžu byť použiteľné v{10}}stave výroby, ale tieto predstavujú len malý zlomok objemových výrobných programov.

Otázka 2: Pri akom objeme výroby sa post-spracovanie stáva ekonomicky životaschopným pre kovovú 3D tlač?

Zlomový{0}}objem závisí od{1}}požadovaných krokov po spracovaní a od stupňa použitej automatizácie. Údaje o výrobe spoločnosti Sunhingstones vo všeobecnosti naznačujú, že programy nad približne 50 jednotiek za mesiac začínajú zmysluplne profitovať z dávkového tepelného spracovania a hromadného dokončovania, pričom ďalšie výhody z kontroly založenej na SPC-nad 100 jednotiek za mesiac. Robotická automatizácia odstraňovania podpier a povrchovej úpravy zvyčajne vyžaduje 200 alebo viac jednotiek za mesiac, aby sa odôvodnila investícia do programovania a upínania.

Otázka 3: Ako ovplyvňuje následné{1}}spracovanie čas prípravy programu služieb 3D tlače kovov?

Následné{0}}spracovanie je zvyčajne najdlhším prvkom celkového času prípravy v programe výroby kovovej tlače, nie samotná tlač. V zle naplánovanom pracovnom postupe môže následné{2}}spracovanie trvať dvakrát až štyrikrát dlhšie ako zostava. V dobre-navrhnutom pracovnom postupe objemovej výroby - s dávkovým tepelným spracovaním, automatizovaným dokončovaním a paralelnou kontrolou - po-spracovaní možno skrátiť dodaciu dobu na jeden až dva dni na dávku. Kľúčom je navrhnúť pracovný postup po-spracovaní pre objem produkcie ešte pred spustením programu, nie prispôsobovať proces z obdobia prototypu{10}}potom.

Otázka 4: Ktoré 3D zliatiny kovových materiálov sú najviac kompatibilné s automatizovaným následným-spracovaním?

Nehrdzavejúca oceľ 316L a 17-4PH, titán Ti6Al4V a hliník AlSi10Mg sú zliatiny s najrozvinutejšími automatizovanými{9}}pracovnými postupmi spracovania, čo odráža ich rozšírenosť v programoch služieb 3D tlače pre objemové kovové materiály. Všetky sú kompatibilné s dávkovým tepelným spracovaním, vibračným alebo hromadným dokončovaním a automatizovaným CNC obrábaním. Reaktívne zliatiny, ako je čistý titán a niektoré zliatiny hliníka, vyžadujú manipuláciu s inertnou atmosférou počas tepelného spracovania, čo zvyšuje zložitosť procesu, ale zásadne nebráni objemovému dodatočnému spracovaniu.

Otázka 5: Ako Sunhingstones riadi konzistenciu po-spracovaní vo veľkých dávkach?

Prostredníctvom kombinácie zdokumentovaných procesných postupov, kalibrovaného a monitorovaného zariadenia, štatistickej kontroly procesov na kritických rozmeroch a úplnej digitálnej sledovateľnosti spájajúcej každý diel s jeho zostavou, tepelným spracovaním a záznamami o kontrole. Pre opakujúce sa objemové programy spoločnosť Sunhingstones zaviedla vyhradené procesy pre tepelné spracovanie a konečnú úpravu, čím zaisťuje konzistentný výkon bez variability plánovania, ktorá ovplyvňuje zdieľané -následné{2}}spracovanie zdrojov.

Otázka 6: Je možné zaručiť, že kvalita po{1}}spracovaní zostane konzistentná, keď sa objemy aditívnej kovovej 3D tlače zvýšia?

Áno, ale iba ak bol pracovný postup po{0}}spracovaní od začiatku navrhnutý pre cieľový objem. Konzistentnosť v objeme vyžaduje stabilné, automatizované procesy s kvantifikovateľnou schopnosťou (údaje Cpk), nie rýchlejšie prebiehajúce manuálne procesy. Prípadová štúdia Sunhingstones v tomto článku ukazuje, že 70 % skrátenie času po-spracovania na jeden diel bolo dosiahnuté spolu s výťažnosťou prvého{5}}prechodu 98,6 % -, čo je výsledok, ktorý by nebol možný bez predbežného prepracovania pracovného postupu.

Záver: Dodatočné{0}}spracovanie je problémom výrobného inžinierstva, nie výrobným obmedzením

Výrobný manažér v úvodnom scenári neprišiel o objednávku nie preto, že by sa nepodarilo dodať aditívnu kovovú 3D tlač, ale preto, že post-spracovanie nebolo nikdy navrhnuté pre objem, ktorý zákazník potreboval. Ide o zlyhanie inžinierskeho plánovania a je to zlyhanie, ktoré priemysel postupne rieši.

Následné{0}}spracovanie pre tlač kovov je kompatibilné s hromadnou výrobou -, ale táto kompatibilita nie je automatická. Vyžaduje si rovnakú systematickú inžiniersku pozornosť, aká bola aplikovaná na samotný proces tlače: DfAM na minimalizáciu podpory, dávkové tepelné spracovanie na zníženie-nákladov na diel a dodaciu dobu, automatizovanú povrchovú úpravu na elimináciu variability operátora, kontrolu založenú na SPC-na udržanie kvality pri výkone a digitálnu sledovateľnosť na splnenie požiadaviek na dokumentáciu regulovaných zákazníkov.

Spoločnosť Sunhingstones vo výrobe preukázala, že tieto princípy, ak sa budú uplatňovať spoločne, môžu skrátiť čas po{0}}spracovania dielu o 70 % pri zachovaní metrík kvality, ktoré spĺňajú požiadavky zákazníkov a regulačné požiadavky. Ak vaša organizácia vyhodnocuje prechod z prototypu na objemovú aditívnu kovovú 3D tlač alebo sa stretáva s prekážkou po spracovaní, ktorá je popísaná v tomto článku, tím produkčných inžinierov Sunhingstones je k dispozícii, aby skontroloval váš aktuálny pracovný postup a identifikoval-príležitosti na zvýšenie hodnoty s najvyššou hodnotou.

Referencie a ďalšie čítanie

Nasledujúce zdroje informovali o údajoch a technickom obsahu citovanom v tomto článku:

1.MarketsandMarkets (2024). Trh výroby kovových prísad - Globálna predpoveď do roku 2030. www.marketsandmarkets.com/Market{7}}Správy/trh-aditívnej výroby-metal{10}}-101143730.html

2.Deloitte (2023). Škálovacia aditívna výroba: Bariéry a umožňovače v priemyselnej výrobe. Deloitte Insights. www2.deloitte.com/insights/us/en/focus/industry-4-0/additive-manufacturing-3d-printing.html

3.Wohlers Associates (2023). Wohlersova správa 2023: 3D tlač a aditívna výroba - Globálny stav priemyslu. Wohlers Associates. www.wohlersassociates.com/wohlers{10}}prehľad

4.Li, R. a kol. (2022). "Vplyv DfAM na objem podpory a čas odstránenia pri fúzii laserového prášku." Journal of Manufacturing Processes, 74, s. . 212–224. doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.12.018

5.Aerospace Industries Association (2021). Výsledky prieskumu kvality dodávateľov aditívnej výroby. AIA. www.aia-aerospace.org/report/additive-výrobná-kvalita dodávateľa{10}

6. Chen, W. a kol. (2022). "Účinky HIP na únavový výkon nehrdzavejúcej ocele LPBF 316L." Materials Science and Engineering A, 848, 143375. doi.org/10.1016/j.msea.2022.143375

7. ASTM International - ASTM F3303: Štandard pre aditívnu výrobu - Postprocessing. www.astm.org/f3303.html

8.CECIMO (2023). Odporúčania politiky aditívnej výroby pre európsky priemysel obrábacích strojov. European Association of Machine Tool Industries. www.cecimo.eu/publications/additive-výrobné-zásady-odporúčania pre rok 2023

9. Kim, J. a kol. (2023). "Štatistická kontrola procesov v aditívnej výrobe: štúdia znižovania nákladov na kontrolu." International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 125, str. . 4401–4415. doi.org/10.1007/s00170-023-11234-x

10.AM-Konzorcium MOTION (2023). Plán pre automatizované post-spracovanie vo veľkoobjemovej{5}}aditívnej výrobe. program Horizont Európa. www.am-motion.eu/roadmap