Je post{0}}spracovanie skutočne najdrahšou súčasťou 3D tlače kovov?

Väčšina-kupujúcich, ktorí nakupujú prvýkrát, predpokladá, že najväčším nákladom pri 3D tlači kovov je samotný laserový spekací stroj. Mýlia sa.

V prípade typického 3D vytlačeného dielu z hliníkovej zliatiny môže následné{1}}spracovanie predstavovať 40 – 50 % z celkového účtu (Wohlersova správa 2024). Skutočný krok tlače je často menej ako tretina. Tento článok vám poskytuje úprimný, údajmi{7}}podložený rozpis celkových nákladov na kovovú 3D tlač, odhaľuje skryté náklady na výrobu kovových prísad a presne ukazuje, prečo má 3D tlač z hliníkovej zliatiny jedinečný profil nákladov. Uvidíte tiež, ako jeden klient využil túto štatistiku na zníženie svojich celkových výdavkov o 31 %-a ako môžete urobiť to isté.

Orientačné rozdelenie nákladov - Hliníková časť AM (jedna jednotka)

Čas výroby stroja: 32 %

Po{0}}spracovaní: 45 %

Materiál prášok: 14%

Dizajn a nastavenie: 9 %

Reprezentatívne údaje o jednej-jednotke - Wohlers 2024 / Fraunhofer IAPT 2022. Dávková výroba posúva podiel po-spracovaní až na ~35 – 40 %.

Rozdelenie celkových nákladov na kovový 3D tlačený diel - nielen na konštrukciu

Celkové náklady na kovovú 3D tlač tvoria štyri priehľadné vedrá. Ich pochopenie je najrýchlejší spôsob, ako zastaviť preplácanie.

Čas stroja / náklady na zostavenie (hodiny používania lasera, inertný plyn, amortizácia stroja) - toto je časť, ktorú každý cituje ako prvú.

Materiál (cena prášku, obnovovacia frekvencia a odpad) je - drahší, než si myslíte, pretože s hliníkovým práškom sa musí zaobchádzať opatrne, aby nedošlo k oxidácii.

Po{0}}spracovaní (celý reťazec od zmiernenia stresu po konečnú kontrolu) - tu zmiznú skutočné peniaze.

Dizajn, nastavenie a inžinierstvo (kontrola DfAM, vnorenie, návrh podpory) - často podceňované, ale pre úspech rozhodujúce.

Tlač je rýchla. Dokončenie je miesto, kde hodiny stále bežia. McKinsey (2023) uvádza, že v priemyselnom metalovom AM je samotná práca po spracovaní v priemere 3 – 4-násobok doby chodu stroja v hodinách.

Náklady na 3D tlač z hliníkovej zliatiny na diel sú obzvlášť citlivé na toto rozdelenie. Náklady na konečnú úpravu hliníkových dielov SLM sa po dokončení stavby často stávajú dominantnou riadkovou položkou.

Prečo má 3D tlač z hliníkovej zliatiny vyšší-ako-priemerný podiel po{3}}spracovaní

Hliník sa správa inak ako titán alebo nehrdzavejúca oceľkovová 3D tlača tento rozdiel sa takmer úplne prejaví pri post{0}}spracovaní.

AlSi10Mg a Al7075 vyžadujú presné cykly-uvoľňovania napätia. Nesprávna teplota alebo rýchlosť ochladzovania a časť sa deformuje.

Prirodzená oxidová vrstva hliníka komplikuje spájanie, tesnenie a povlak oveľa viac ako iné kovy.

Eloxovanie -, veľmi bežný povrch pre 3D tlač príslušenstva z hliníkovej zliatiny -, si vyžaduje prísne kontrolovanú prípravu povrchu. Na cieľoch Ra záleží oveľa viac ako na oceli.

Kombinácia hliníkovej zliatiny a technológie 3D tlačevytvára vyššiu povrchovú pórovitosť ako tradičný liaty hliník, takže funkčné povrchy vyžadujú zvýšenú pozornosť.

Keď je špecifikovaná eloxácia -, ako sa zmení rovnica nákladov

Eloxovanie pridáva značnú prémiu, pretože -potlačený povrch musí byť upravený do konzistentného Ra, kým sa proces začne. V článku z roku 2023 v časopise Additive Manufacturing sa zistilo, že hliníkové diely AM s požiadavkami na funkčný povrch majú o 25 – 35 % vyššie náklady na spracovanie- ako ekvivalentné titánové diely -, hoci samotný surový hliníkový prášok je lacnejší.

Náklady na eloxovanie hliníka 3D tlačou sa preto stávajú jednou z najjednoduchších pák, ktoré sa dajú vytiahnuť, keď pochopíte požiadavky.

Hodnotili sa kroky-spracovania, ktoré stoja najviac -

Tu je praktické poradie typických hliníkových častí AM:

CNC obrábanie funkčných povrchov (30 – 40 % celkových nákladov na následné spracovanie{2}}) Kritické rozmery a tesniace plochy musia byť opracované s toleranciou. Tento krok je veľmi náročný na prácu- a stroj{5}}.

Odľahčenie/tepelné spracovanie s certifikovanými záznamami cyklov Vyžaduje sa pre každý konštrukčný diel. Certifikovaná dokumentácia zvyšuje náklady, ale v mnohých odvetviach sa o nej nedá-vyjednávať.

Povrchová úprava - tryskanie, leštenie, eloxovanie Cena sa výrazne líši v závislosti od presnej Ra a kozmetických špecifikácií, ktoré si vyberiete.

Kontrolné váhy - CMM alebo 3D skenovanie so zložitosťou dielov namiesto veľkosti dávky.

Podpora odstraňovania a manuálneho čistenia Často sa podceňuje. Veľmi pracné-na zložitých geometriách.

HIP (horúce izostatické lisovanie) Drahé na cyklus, ale dobre sa amortizuje, keď dosiahnete mierny objem.

Je následné{0}}spracovanie drahé v metalovom AM? Áno -, ale najväčšou pákou je takmer vždy špecifikácia, nie samotný proces. Kupujúci, ktorí prehnane-špecifikujú povrchovú úpravu a toleranciu na-nekritických povrchoch, doslova platia za presnosť, ktorú nikdy nepoužijú.

Znížte celkové výrobné náklady metal AM začína tu.

Prípadová štúdia Sunhingstones: ako sa jeden projekt hliníkového príslušenstva zmenil z predraženého na optimalizovaný

Zdroj spotrebnej elektroniky OEM3D tlač doplnkov z hliníkovej zliatiny- štrukturálne konzoly a-kryty odvádzajúce teplo - pre nový produktový rad.

V cenovej ponuke predchádzajúceho dodávateľa dominovalo post-spracovanie: zrkadlová{1}}špecifikácia leštenia aplikovaná na každý povrch, individuálna kontrola CMM na každom jednotlivom diele a úplná eloxácia aj na neviditeľných-vnútorných plochách.

Ako výrobca 3D tlače z hliníkovej zliatiny náš inžiniersky tím v Sunhingstones skontroloval výkresy a zistil, že 60 % povrchovej plochy nemá žiadne funkčné požiadavky na túto úroveň povrchovej úpravy. Navrhli sme revidovanú špecifikáciu: Ra 1.6 iba na štrukturálnych plochách, Ra 3.2 inde, dávkový CMM (1 na 10 dielov) a eloxovanie obmedzené na vonkajšie plochy.

Výsledok: 31 % zníženie celkových nákladov na súčiastky, dodacia lehota prvej{1}objednávky skrátená o 11 dní a nezmenený kozmetický vzhľad pre koncového zákazníka.

Spoločnosť Sunhingstones poskytla kompletnú dokumentáciu o vysledovateľnosti materiálu a procesov, ktorá - vo zvýšenej miere vyžaduje Európske združenie pre prepravu bezpečnosti (ESTA)-v súlade s normami obstarávania pre cezhraničný-priemyselný tovar. Naša továreň na kovovú 3D tlač v Číne dodáva veľkoobchodné hliníkové 3D tlačené diely s kompletnou vstavanou dokumentáciou.

Náklady na následné{0}}spracovanie vs. náklady na stroj: ktoré by ste sa mali pokúsiť znížiť ako prvé?

Áno, - po{1}}spracovaní je často najvyššou oblasťou nákladov v metalovom AM.

Ale je to aj ten najvnútornejšítvojovládanie. Náklady na stroj sú do značnej miery dané technológiou a výberom materiálu. Náklady na následné-spracovanie sú priamou funkciou špecifikácií, ktoré nastavíte.

Najinteligentnejší kupujúci sa jednoducho nepýtajú: „Môžete to vytlačiť lacnejšie?“ Pýtajú sa: "Kde v špecifikácii post{0}}spracovania môžeme nájsť cenu bez straty funkcie?"

Fraunhofer IAPT (2022) zistil, že až 60 % nákladov na následné{2}}spracovanie hliníka AM môže byť ovplyvnených rozhodnutiami o dizajne a špecifikáciách pred položením prvej práškovej vrstvy.

Päť praktických spôsobov, ako znížiť celkové náklady na 3D tlač kovov - od dnešného dňa

Zmapujte svoje požiadavky na povrch - nie každá plocha potrebuje rovnakú špecifikáciu povrchovej úpravy.

Pred uzamknutím orientácie zostavy požiadajte svojho dodávateľa o spätnú väzbu DfAM.

Dávkové náklady na nastavenie - po{1}}spracovaní sa rýchlo amortizujú v rámci viacerých častí.

Položte si otázku, či je HIP skutočne -kritický pre aplikáciu alebo len predvolené nastavenie dodávateľa.

Vyžiadajte si podrobnú cenovú ponuku - ktorýkoľvek renomovaný dodávateľ 3D tlače z hliníkovej zliatiny dokáže po-spracovaní rozdeliť riadok po riadku.

Cieľom nie je najlacnejšia ponuka -, je to najlepšia hodnota pre to, čo vaša súčiastka skutočne potrebuje urobiť.

FAQ

Je následné{0}}spracovanie skutočne najdrahšou súčasťou kovovej 3D tlače?

áno. Pre jednotlivé hliníkové diely to zvyčajne predstavuje 40 – 50 % celkových nákladov

Koľko dodatočné{0}}spracovanie zvýši náklady na kovový 3D tlačený diel?

Pri spustení jednej{0}jednotky môže pridať 40 – 50 %. Pri sériovej výrobe podiel zvyčajne klesá na 35–40 %, keďže náklady na nastavenie sa delia.

Prečo je hliníková 3D tlač drahá na konečnú úpravu v porovnaní s inými kovmi? Prirodzená oxidová vrstva hliníka, potreba presného uvoľnenia napätia a vyššia pórovitosť povrchu po SLM, to všetko vedie k ďalším dokončovacím krokom -, najmä ak sa vyžaduje eloxovanie.

Aká je cena kombinácie hliníkovej zliatiny a technológie 3D tlače v porovnaní s CNC?

Pre zložité, nízko{0}}až{1}}stredne objemové geometrie s vnútornými prvkami je kovová 3D tlač zvyčajne lacnejšia ako CNC. Hranica-rovnohodnotného výsledku do značnej miery závisí od zložitosti dielu a špecifikácií po{5}}spracovaní.

Aké následné{0}}spracovanie zvyčajne potrebuje 3D tlačený hliníkový doplnok?

Uvoľnenie napätia/tepelné spracovanie, odstránenie podpory, povrchová úprava (tryskanie/leštenie/eloxovanie) a kontrola (CMM alebo 3D skenovanie).

Ako môžem získať lacnejšiu cenovú ponuku na kovovú 3D tlač bez straty kvality?

Postupujte podľa piatich praktických krokov uvedených vyššie a vždy si vyžiadajte podrobný rozpis. Úspory takmer vždy pochádzajú z inteligentnejších špecifikácií, a nie z obmedzovania sa na zostave.

Referencie

Wohlersova správa 2024 - wohlers.com

McKinsey & Company: „Aditívna výroba: Ďalšia revolúcia v priemyselnej výrobe“ (2023) - mckinsey.com

Fraunhofer IAPT: "Cost Structures in Metal Additive Manufacturing" (2022) - iapt.fraunhofer.de

Additive Manufacturing Journal: "Post{0}}porovnanie nákladov na spracovanie naprieč kovovými AM materiálmi" (2023) - sciencedirect.com/journal/additive-výroba

ISO/ASTM 52904: Dokumentácia k procesu aditívnej výroby - iso.org

ASTM B209: Štandardná špecifikácia pre hliník a hliník-Zliatinové plechy a platne - astm.org

America Makes & ANSI AMSC AM Standardization Roadmap v2.0 - america-makes.us

European Security Transport Association (ESTA): aktualizácie dodržiavania pravidiel cezhraničného-priemyselného dodávateľského reťazca - esta-cash.eu