Aký je podiel následného{0}}spracovania po kovovej 3D tlači na celkových výrobných nákladoch?

一, Časti, ktoré tvoria poplatky po{0}}spracovaní, a ich hlavné časti
Existujú štyri hlavné technologické moduly, ktoré tvoria post-spracovanie kovovej 3D tlače: odstraňovanie materiálu, tepelné spracovanie, povrchová úprava a spevnenie konštrukcie. Každý modul má náklady ako vybavenie, spotreba energie a práca.

Odvoz materiálov: zahŕňa odobratie nosnej konštrukcie, dokončenie povrchu a upevnenie rozmerov. Napríklad po vytlačení musí byť povrch prietokového kanála na lopatkách leteckých motorov zrkadlovo vyleštený pomocou päť{1}}osového spojovacieho obrábacieho centra. Výroba jedného kusu môže trvať veľa hodín a veľkú časť týchto nákladov tvoria zariadenia a práca.
Tepelné spracovanie je proces zbavenia sa vnútorného napätia a zlepšenia štruktúry zŕn. To sa dá dosiahnuť žíhaním, pevným roztokom + starnutím a izostatickým lisovaním za tepla (HIP). Ošetrenie vákuovým žíhaním znižuje zvyškové napätie o 80 % po vytlačení ortopedického implantátu zo zliatiny titánu. Potrebuje však špeciálnu vákuovú pec a dlhodobú{5}}izoláciu, ktorá tvorí veľkú časť energetických výdavkov.
Povrchová úprava: metódy zahŕňajú pieskovanie, galvanické pokovovanie, laserové plátovanie, mikro oxidáciu oblúkom a iné, ktoré pokrývajú povrch. Po vytlačení držiaka pre novú súpravu batérií pre energetické vozidlá, mikrooblúkové oxidačné ošetrenie zvýšilo jeho odolnosť voči korózii v teste soľným postrekom na viac ako 1000 hodín. Náklady na chemikálie a údržbu zariadení však boli dosť drahé.
Konštrukčné vystuženie, ako je vystuženie vláknami, návrh gradientového materiálu a optimalizácia mriežkovej štruktúry. Vytlačené časti určitého ventilu jadrovej energie používajú gradientnú štruktúru vyrobenú z legovanej nehrdzavejúcej ocele na báze niklu-. Vyžaduje si to zložený proces tlače viacerých-materiálov-a tepelného spracovania. Technická náročnosť predražuje výskum a vývoj a skúšobnú výrobu.
2, Údaje z odvetvia a prípadové štúdie o percentuálnom podiele nákladov na následné{1}}spracovanie
1. Preskúmanie štruktúry nákladov v štandardných odvetviach
Napríklad v oblasti letectva a kozmonautiky stojí rám palivovej nádrže určitého raketového motora približne 40 % na tlač, 35 % na následný-spracovanie (15 % na spracovanie HIP, 12 % na CNC frézovanie a 8 % na eloxovanie) a 25 % na nákup materiálov. Veľké percento nákladov na spracovanie-je spôsobené tým, že diely musia dobre fungovať vo veľmi drsných podmienkach, čo znamená, že musia prejsť mnohými krokmi, aby sa ubezpečili, že sú spoľahlivé.
Pokiaľ ide o zdravotnícke pomôcky, náklady na následné{0}}spracovanie vlastného implantátu bedrového kĺbu z titánovej zliatiny po vytlačení sú približne 28 % (s tepelným spracovaním stojí 12 %, leštením stojí 10 % a sterilným balením stojí 6 %). Náklady na materiály sú 35% a náklady na návrh a validáciu sú 37%. Percento nákladov na následné spracovanie nie je príliš vysoké, ale požiadavky na drsnosť povrchu (Ra < 0,2 μm) a biologickú kompatibilitu znamenajú, že je potrebné{11}} vysoko presné obrábanie a špecifické spracovanie.
Vo svete spotrebnej elektroniky: Napríklad náklady na tlač zvitku závesu mobilného telefónu so skladacou obrazovkou sú 55 %, náklady na následné{1}}spracovanie sú 25 % (10 % na odstránenie podpory, 8 % na tepelné spracovanie a 7 % na pieskovanie povrchu) a náklady na materiál sú 20 %. Účinok hromadnej výroby z rozsahu má veľký vplyv na percento nákladov na následné spracovanie-. Keď výstup stúpa, náklady na jednotku klesajú.
2. Ako výber procesu ovplyvňuje náklady po ošetrení
Proces tavenia prášku v lôžku (PBF): Percento nákladov na následné{0}}spracovanie je zvyčajne značné, pretože počas procesu tlače je potrebné pridať podporné štruktúry. Keď použijete technológiu SLM na tlač danej časti konštrukcie lietadla, 30 % nákladov je na odstránenie podpery a vyleštenie povrchu. Keď používate technológiu EBM bez nosnej konštrukcie, tieto náklady klesnú na 15 %.
Proces adhéznej trysky (BJ) umožňuje takmer{0}}tvarovanie siete odmasťovaním a spekaním surového tela po vytlačení. Tým sa výrazne znížia náklady na-ošetrenie. Po vytlačení náboja kolesa auta technológiou BJ sú náklady na následné spracovanie-len 12 % (predovšetkým tepelné spracovanie a malé opracovanie). To je o viac ako 50 % menej ako náklady na následné-spracovanie pomocou technológie PBF.
Proces riadenej energetickej depozície (DED): vhodný na fixáciu veľkých kusov a prípravu na poťahovanie; náklady na následné{0}}spracovanie závisia od hrúbky vrstvy tlače. Keď je hrúbka tlačovej vrstvy určitého zariadenia banského stroja 1 mm, náklady na následné spracovanie- sú iba 8 %. Keď sa však hrúbka vrstvy zníži na 0,3 mm, náklady na leštenie vzrastú až o 15 %, pretože povrch sa stáva drsnejším.
3, Prvky, ktoré ovplyvňujú podiel nákladov na-spracovanie, a najlepší spôsob, ako ich zmeniť
1. Skúmanie motivačných prvkov
Požiadavky na fungovanie materiálov: Vysokovýkonné materiály, ako sú vysokoteplotné{0}}zliatiny a zliatiny titánu, vyžadujú úpravu HIP na odstránenie pórov, čo môže prispieť až k 20 % až 30 % celkových nákladov.
Zložitosť dielu: Viac{0}}osové obrábanie a špeciálne testovanie sú potrebné pre zložité funkcie, ako sú vnútorné prietokové kanály a mriežkové štruktúry. Po vytlačení daného listu leteckého motora stojí testovanie CT 25 % celkových nákladov na následné-spracovanie.
Dávkový rozsah: V oblasti spotrebnej elektroniky, keď objem jednej tlačovej dávky presiahne 10 000 kusov, percento nákladov na následné spracovanie- môže byť znížené z 30 % na 15 %. Je to hlavne z dôvodu automatizovaných výrobných liniek a procesného tuhnutia.
Technologická vyspelosť: Rozdiel v presnosti a stabilite medzi zariadeniami vyrobenými v USA a zariadeniami vyrobenými v iných krajinách znamená, že po spracovaní na zariadeniach vyrobených v USA-je potrebné vykonať o 10 % až 15 % viac práce, čo nepriamo zvyšuje náklady.
2. Pohľad na najlepší spôsob optimalizácie
Inovácia procesu: Používanie technológií, ako je regionálna tlač a obojsmerná distribúcia prášku, aby bola tlač efektívnejšia a potrebovala menej podporných štruktúr. Jedna spoločnosť zlepšila svoju metódu skenovania, aby znížila objem podpory o 40 %, čím sa znížilo aj percento výdavkov na-spracovanie.
Optimalizácia materiálov: Vyrobte špecifické práškové materiály, s ktorými sa ľahko pracuje a nezaťažujte ich príliš. Konkrétna spoločnosť vydala prášok z titánovej zliatiny s nízkou koncentráciou kyslíka. Tento prášok znižuje teplotu tepelného spracovania o 50 stupňov a znižuje náklady na spotrebu energie z 18 % na 10 %.
Vylepšenie vybavenia: Pridanie technológií online detekcie a adaptívneho spracovania na zníženie potreby ľudí robiť veci ručne. Spoločnosť, ktorá používa leštiaci robot-poháňaný AI, skrátila čas potrebný na spracovanie jedného kusu z dvoch hodín na pol hodiny. Cena práce tiež klesla z 25 % na 8 %.
Spolupráca v priemyselnom reťazci: Integrované tlačové a post{0}}zariadenia na spracovanie môžu skrátiť výrobné cykly. Konkrétna spoločnosť vynašla kompozitný stroj „tlač + tepelné spracovanie + obrábanie“, ktorý skracuje čas potrebný na výrobu konštrukčných dielov pre letectvo z dvoch týždňov na tri dni a znižuje náklady o 35 %.