CNC obrábanie Rýchle prototypovanie: Keď na rýchlosti záleží a diel musí skutočne fungovať
Váš strojný inžinier dokončí CAD model v piatok. Recenzia produktu je o tri týždne. Potrebujete funkčné hliníkové puzdro - skutočný materiál, skutočné tolerancie, závity, ktoré skutočne zapadajú -, aby ste otestovali správne uloženie, overili montážne vôle a vstúpili na stretnutie s niečím, čo môžete dať okolo stola.
Toto je scenár, kde CNC obrábanie rýchle prototypovaniesi zaslúži svoje miesto. Nie každý prototyp to potrebuje. Ale keď diel musí fungovať ako produkčný komponent - s toleranciou, zaťažiť sa, prežiť tepelný cyklus, zapadnúť do zostavy s kúpeným-hardvérom -, 3D-vytlačený zástupný symbol vám neposkytne údaje, ktoré potrebujete. Potrebujete časť vyrezanú zo skutočného materiálu podľa skutočnej špecifikácie.
Chybou väčšiny produktových tímov v tejto fáze je, že si nezvolili nesprávny proces. Nie je jasné, na čo je prototyp vlastne určený. Najprv odpovedzte na túto otázku a logicky nasleduje výber procesu.
Čo vlastne znamená CNC Rapid Prototyping v praxi
CNC obrábanie rýchle prototypovanienie je samostatnou kategóriou služieb so špeciálnou výbavou. Ide o štandardné CNC obrábanie - frézovanie, sústruženie, švajčiarske sústruženie - vykonávané s krátkym-plánovaním poradia, optimalizované nastavenie pre jednotlivé alebo malé{4}}množstvo sérií a kontrolu procesov, ktoré zachytávajú problémy DFM pred začiatkom rezania a nie po ňom.
„Rýchla“ časť pochádza z dvoch vecí: bez prípravy nástrojov (na rozdiel od vstrekovania alebo tlakového liatia, CNC začína od súboru CAD a bloku materiálu) a uprednostňovania dielenského prostredia, vďaka ktorému sa prototypové zákazky dostanú do fronty skôr v dňoch ako týždňoch.
Na jednoduchom hliníkovom diele -, kryte, konzole, rozdeľovacom bloku - môžeme zvyčajne prejsť od potvrdeného súboru CAD k odoslanému dielu za 3 až 5 pracovných dní. Komplexná geometria, úzke tolerancie viacerých prvkov alebo materiály ako titán to predlžujú. Ale pre časti, ktoré väčšina tímov pre vývoj produktov skutočne potrebuje vo fáze overovania, je časová os skutočne krátka.
To, čo najdôslednejšie spomaľuje úlohy prototypu, nie je strojový čas. Ide o problémy s kresbou - neúplné popisy tolerancií, chýbajúce špecifikácie povrchovej úpravy, popisy závitov bez označenia triedy alebo hrúbky stien, ktoré nie je možné udržať v špecifikovanom materiáli. Kontrola DFM pred začatím úlohy pridáva niekoľko hodín. Zachytenie problému s upevnením po vyrezaní prvej časti pridáva dni.
CNC prototypové obrábanie vs 3D tlač: Použite správny nástroj
Debata medziCNC obrábanie prototypov vs 3D tlačmá priamu odpoveď, keď budete mať jasno v tom, čo má prototyp robiť. Ani jeden proces nevyhráva univerzálne. Odpovedajú na rôzne otázky.
| Hodnotiace kritériá | CNC obrábanie | Kovová 3D tlač (DMLS/SLM) | Plastová 3D tlač (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| Vlastnosti materiálu | Produkčný-ekvivalent | Takmer{0}}výroba (určitá anizotropia) | Výrazne slabší ako výroba |
| Rozmerová tolerancia | ±0,005–0,02 mm štandard | Typicky ±0,05–0,1 mm | Typické ±0,1–0,3 mm |
| Povrchová úprava (ako-postavené) | Ra 0,8-3,2 µm | Ra 5–15 µm (vyžaduje dodatočné{2}}spracovanie) | Ra 5–50 µm v závislosti od procesu |
| Dodacia lehota (1-5 častí) | 3–7 dní | 5 – 14 dní (vrátane následného-spracovania) | 1–3 dni |
| Náklady na jednoduchú kovovú časť | Stredná | Vysoká | Nízka |
| Najlepšie pre | Funkčné overenie, kontroly zhody, produkčné{0}}reprezentatívne testovanie | Komplexná vnútorná geometria, topológia{0}}optimalizované štruktúry | Vizuálne modely, skoré kontroly tvaru a vhodnosti, nenosné-zaťaženie- |
| Závity, závitové otvory | Natívne - vystrihnuté priamo | Vyžaduje sa dodatočné{0}}opracovanie | Vyžaduje si vložky alebo post{0}}opracovanie |
| Rýchlosť iterácie návrhu | Pomalšie (každá zmena-strojov) | Stredná | Rýchlo |
Úprimný úsudok: pre prototypy, ktoré prejdú funkčným testovaním - záťažovým zaťažením, tepelným cyklovaním, montážou s produkčným hardvérom, regulačnými vzorkami - je CNC takmer vždy tou správnou požiadavkou na kovové diely. Vlastnosti materiálu sú produkčne-ekvivalentné, pretože režete z rovnakého tyčového materiálu, aký použije pri výrobe. Kovový diel vytlačený 3D-má mikroštrukturálne rozdiely od kovaného materiálu, ktoré sú dôležité, keď je diel zaťažený.
Pre počiatočnú-fázu kontroly tvaru a vhodnosti, kde si len potvrdzujete, že tvar dáva zmysel a koncept zostavy funguje, je plastová 3D tlač rýchlejšia, lacnejšia a úplne postačujúca. Chyba je v tom, že sa to používa po fáze, keď údaje prototypu musia reprezentovať produkčný výkon.
Keď sa doba prípravy rýchleho prototypovania CNC skráti - a keď nie
Dodacia lehota rýchleho prototypovania na CNC obrábaniemá skutočné limity a ich pochopenie vám pomáha plánovať ich, a nie byť prekvapení.
| Faktor | Vplyv na dodaciu dobu | Čo môžete robiť |
|---|---|---|
| Zložitosť dielu (počet nastavení) | Každé ďalšie nastavenie pridá 0,5 až 1 deň | Dizajn pre minimálne nastavenia; diskutovať vopred o stratégii upevnenia |
| Materiálová dostupnosť | Exotické zliatiny (titán, Inconel) si môžu vyžadovať 2–3 dni obstarávania | Pred potvrdením plánu potvrďte zásoby materiálu |
| Tolerančná tesnosť | Funkcie pod-±0,01 mm vyžadujú pomalšie rezy a{2}}overenie CMM jednotlivých funkcií | Explicitne označte prvky-prísnej tolerancie; neaplikujte-nanášajte ±0,005 mm |
| Úplnosť kresby | Neúplné výtlačky spúšťajú otázky DFM, ktoré pozastavia úlohu | Pošlite kompletnú tlač so všetkými popismi; 2D + 3D model |
| Následné{0}}spracovanie (eloxovanie, pokovovanie) | Pridáva 2–5 dní v závislosti od procesu a dodávateľa | Potvrďte, či je potrebná konečná úprava pre prototyp alebo len výrobnú sériu |
| Množstvo | 1–3 časti: minimálny vplyv na front. 20+ časti: naplánujte si malú produkciu | Ujasnite si pri RFQ, či ide o výrobu prototypu alebo mosta |
Jeden detail, ktorý zákazníkov zaskočí: povrchová úprava po-spracovaní je často v inom rozvrhu ako obrábanie. Súčiastka, ktorú obrobí za dva dni, vydrží čakať na eloxovanie ešte tri. Ak váš prototyp funkčne nepotrebuje eloxovaný povrch -, testujete mechanické uloženie, nie odolnosť proti korózii alebo kozmetiku - špecifikujte „ako-obrobené“ a ušetrite čas. Označujeme to počas cenovej ponuky pri každej zákazke, kde sa to týka.
Materiály pre CNC prototypové diely: Čo inžinieri skutočne špecifikujú
Výber materiálu vo fáze prototypu by mal zodpovedať tomu, z čoho bude vyrobený výrobný diel. Použitie hliníka 6061 pre prototyp dielu, ktorý nakoniec bude 7075, vám poskytne zavádzajúce údaje o tuhosti a pevnosti. Použitie nehrdzavejúcej ocele 304 pre prototyp medicínskeho komponentu 316L vám pri overovacích testoch poskytne iné korózne správanie.
To znamená, že najčastejšie prototypované materiály prenízkoobjemové CNC prototypové dielyv odvetviach, ktorým poskytujeme služby:
Hliník 6061-T6- predvolená hodnota pre väčšinu mechanických krytov, konzol a konštrukčných komponentov. Rýchlo opracovateľné, dobrá rozmerová stabilita, dobre eloxuje. Ak je výrobný diel tiež 6061, ide o čistý prototyp-ako-podobný.
Hliník 7075-T6-, keď produkčná časť potrebuje vyššiu pevnosť. O niečo ťažšie opracovateľné ako 6061, podobná dodacia lehota. Špecifikujte, kedy záleží na výkone-nosnosti prototypu.
Nerez 316L- štandard pre súčasti zdravotníckych pomôcok, časti-s kontaktom s tekutinami a čokoľvek, čo sa dostane do korozívneho prostredia. Obrábanie trvá dlhšie ako u hliníka; rozpočet na deň navyše.
Titán Ti-6Al-4V- letecké a medicínske aplikácie, kde je rozhodujúci pomer pevnosti-k{2}}hmotnosti. Podstatne pomalšie obrábanie ako oceľ. Titánový prototyp, ktorý by v hliníku trval dva dni, bude zvyčajne trvať štyri až päť dní. Rozdiel v nákladoch je skutočný -, ale ak váš overovací test zahŕňa záťaž, únavu alebo biologickú kompatibilitu, neexistuje žiadna náhrada.
Mosadz C360- konektory, telesá ventilov, závitové fitingy. Obrába rýchlo, dobre drží úzke tolerancie.
Nízkoobjemové CNC prototypové diely: Cenové faktory, ktorým by ste mali rozumieť
Nízkoobjemové náklady na CNC prototypové dielyviac na jednotku ako výrobné diely z dôvodov, ktoré sú predvídateľné a hodné pochopenia -, nielen akceptovať ako dané.
Náklady na inštaláciu sú najväčším ovládačom. Programovanie dráhy nástroja CAM, upnutie dielu a spustenie skúšobného rezu trvá približne rovnaký čas, či už vyrábate jeden diel alebo päťdesiat. Pri 50-dielnej výrobnej sérii sa náklady na nastavenie amortizujú na malý zlomok jednotkovej ceny. Na 3-dielnom prototype dominuje.
Strojový čas je druhým vodičom. CNC stroje bežia za 50 – $ 100+ za hodinu pre 5-osové zariadenia. Súčiastka, ktorá zaberie 90 minút strojového času pri 80 USD/hodinu, prispieva 120 USD k jednotkovým nákladom pred započítaním materiálu, nástrojov a kontroly.
Materiálne plytvanie je skutočné, ale často nadhodnotené. Hliníkový blok s rozmermi 100 mm × 100 mm × 50 mm môže poskytnúť časť s hmotnosťou 200 g - zvyšok sú triesky. Materiálové náklady čipov sú skutočné náklady, ale pri hliníku je to zriedka dominantný faktor.
Režijné náklady na kontrolu prototypových dielov sú zvyčajne vyššie ako u výrobných dielov -, pretože prvý článok novej zákazky vyžaduje úplnú kontrolu rozmerov oproti každej tlačovej popiske, nie štatistickú vzorku. Pre regulované odvetvia (medicína, letectvo) je samotný balík inšpekcií súčasťou dodávky.
Ak je rozpočet vášho prototypu obmedzený, dve najefektívnejšie páky sú: zjednodušiť geometriu, aby sa znížil čas stroja a počet nastavení, a výslovne sa opýtať, či je pre túto fázu potrebná špecifikácia dokončenia. Obe sú rozhodnutiami o dizajne a plánovaní, nie rozhodnutiami o vyjednávaní s dodávateľmi.
Ako MID Precision Handles Prototype Work
Prototyp a produkčnú prácu v malom{0}}objeme prevádzkujeme ako definovanú službu -, nie ako zvyšky vytlačené medzi veľkými výrobnými sériami. Prototypové zákazky v MID získajú kontrolu DFM pred zverejnením cenovej ponuky. Toto preskúmanie zahŕňa popisy tolerancií, ktoré presahujú to, čo podporuje geometria, hrúbky stien, ktoré spôsobia problémy s upevnením, špecifikácie závitov, ktoré si vyžadujú označenie triedy, a všetky funkcie, pri ktorých by malá úprava dizajnu výrazne znížila náklady alebo riziko.
Pri nedávnej zákazke - pneumatického rozdeľovacieho bloku 6061{5}}T6 s ôsmimi portami M5 a toleranciou otvoru ± 0,01 mm na centrálnom sedle ventilu – recenzia DFM zistila, že dve pozície portu by vyžadovali štvrté nastavenie, ktoré nebolo zrejmé z 3D modelu. Pred rezaním sme to označili, zákazník v CAD posunul jednu pozíciu portu o 2 mm a úloha prebehla v troch nastaveniach namiesto štyroch. Časť bola odoslaná na štvrtý deň od potvrdenej tlače. To je druh volania, ktorý sa uskutoční iba vtedy, ak niekto skutočne prečíta výkres pred jeho programovaním.
nášCNC obrábanie rýchle prototypovanieslužba zahŕňa 3-osové, 4-osové a 5-osové frézovanie, CNC sústruženie a švajčiarske CNC sústruženie pre presné súčiastky s malým priemerom. Štandardná dodacia lehota na väčšine sérií prototypov je 3 až 7 pracovných dní od potvrdeného balíka 2D+3D výkresu. Materiály od zliatin hliníka cez nehrdzavejúcu oceľ, titán, mosadz, meď a technické plasty.
Ak je váš projekt{0}}časovo kritický,porozprávajte sa s našimi inžiniermipredtým, než odošlete žiadosť o ponuku -, 10-minútový rozhovor o fixnom prístupe a prioritách tolerancie môže skrátiť deň alebo dva z plánu ešte pred začiatkom úlohy.
Pošlite nám svoju tlača my vám do 24 hodín vrátime cenovú ponuku s poznámkou DFM. Premaloobjemová výroba prototypov a mostovbeží, odpovedáme na otázky v ten istý pracovný deň.
FAQ
Otázka: Môj dizajn sa stále mení. Mal by som počkať, kým bude dokončený, kým dostanem ponuku na prototyp CNC?
Nie nevyhnutne. Ak ide o menšie zmeny - pozícií prvkov, veľkosti otvorov, popisov polomerov -, získanie prvého prototypu teraz a začlenenie zmien v druhom spustení je často rýchlejšie ako čakanie na zmrazenie návrhu. Náklady na nastavenie pri druhom spustení sú nižšie, pretože programovanie CAM sa podstatne prenáša. Má zmysel čakať, ak je základná geometria stále v pohybe, pretože veľká zmena tvaru znamená preprogramovanie od začiatku. Keď sa budete pýtať -, povedzte nám, kde sa dizajn nachádza v cykle kontroly, poradíme vám, či sa oplatí rezať teraz alebo ponechať.
Otázka: Potrebujeme, aby sa prototyp zhodoval s výrobným materiálom a dokončil presne - eloxovaný 6061-T6 podľa rovnakých špecifikácií ako výrobná séria. Dokážeš to?
Áno, a je to správne, ak prototyp prechádza do testu formy/sadnutia/funkcie, ktorý zahŕňa odolnosť povrchu alebo kozmetickú záležitosť na posúdenie zainteresovanými stranami. Na výkrese špecifikujte typ eloxu (Typ II číry, Typ III tvrdý elox, farba), hrúbku a prípadné požiadavky na maskovanie. Eloxovanie ide nášmu schválenému dokončovaciemu partnerovi a zvyčajne trvá 2 až 3 pracovné dni. Ak je prototyp určený výlučne na overenie interných rozmerov,-obrobený vám ušetrí tieto dni a náklady na konečnú úpravu.
Otázka: Aké je minimálne množstvo, ktoré spustíte na zákazke prototypu CNC?
Jedna časť. Pravidelne vykonávame jednotlivé-úlohy prototypu jednotky - skúšobné komponenty implantátov, vlastné upínacie prvky, jedno-telesá ventilov. Jednotkové náklady na jeden diel sú vyššie ako pri 10-dielnom sérií, pretože nastavenie sa amortizuje na menej kusov, ale nie je stanovená minimálna hranica množstva objednávky. Ak potrebujete jednu časť na overenie konceptu, je to platná práca.
Otázka: Akocnc prototypové obrábanie vs 3D tlačporovnanie nákladov na malý hliníkový kryt, povedzme 80 mm × 60 mm × 30 mm?
V prípade jednoduchého krytu v tomto rozsahu veľkostí bude plastová 3D tlač (SLA alebo SLS) zvyčajne lacnejšia a rýchlejšia pre prototyp vizuálnej kontroly/kontroly formulára - do 100 USD a 1 až 2 dni. CNC v hliníku pre rovnakú skriňu bude bežať 150 až 400 dolárov v závislosti od zložitosti funkcie s dodacou dobou 3 až 5 dní. CNC súčiastka vám poskytuje produkčný-ekvivalentný materiál, skutočné zapojenie závitu a povrchovú úpravu, ktorú môžete skutočne eloxovať. Ak prototyp prechádza do funkčného testu alebo potrebuje reprezentovať výrobný výkon, rozdiel v nákladoch je opodstatnený. Ak sa chystáte na stôl na posúdenie zainteresovanými stranami, 3D tlač je to pravé.
