Només 20 peces metàl·liques per fer? Com saber si la impressió 3D supera el CNC

Només necessiteu 20 peces metàl·liques. La cotització del CNC torna més alta del que s'esperava perquè la programació, els equipaments i el temps del primer-article encara s'han de pagar íntegrament. El temps d'execució també s'allarga. Amb aquest volum, molts compradors comencen a preguntar-se si els components metàl·lics impresos en 3D costarien realment menys i arribarien abans.

La resposta no és automàtica. Un grapat de preguntes pràctiques sobre geometria, temps, estabilitat del disseny, tolerància i material solen decidir quin procés guanya. Aquí teniu com treballar-los.

Per què 20 parts és una quantitat "difícil".

Vint peces es troben en una zona mitjana incòmode. És massa petit perquè el CNC distribueixi còmodament els costos de configuració, però prou gran perquè la gent encara dubti a canviar els processos.

En un treball CNC, la programació, el disseny de l'aparell i la depuració sovint dominen el preu. Un cop coberts aquests costos fixos, cada part addicional es torna relativament barata. Amb només 20 peces, aquests costos fixos afectaven molt. La impressió 3D metàl·lica funciona al revés: gairebé sense eines, però un cost per peça més elevat a causa del temps de la màquina, la pols i el post-processament.

A la pràctica, el punt d'equilibri-entre les dues rutes sovint oscil·la entre 10 i 50 parts. La complexitat mou aquest nombre. Quan una peça té canals interns, gelosies o formes orgàniques que obliguen a treballar en diversos eixos o dividir-i-operacions de soldadura al CNC, l'encreuament pot baixar a l'adolescència. Les peces prismàtiques simples que es mequin fàcilment a partir de barres encara poden afavorir el CNC fins i tot més enllà de les 30-40 peces.

Cost de configuració vs. cost per-part

El CNC té una configuració elevada i un cost marginal baix

La impressió 3D de metall (SLM) comporta una configuració baixa i un cost marginal més elevat

Amb 20 peces, la penalització de la configuració del CNC encara és significativa, per això val la pena comprovar la impressió 3D metàl·lica per a comandes de lots petits en treballs complexos.

Com funciona la impressió 3D de metall (SLM), en anglès senzill

Selective Laser Melting construeix la peça estenent una fina capa de pols metàl·lica i fonent les àrees necessàries amb un làser. El cicle es repeteix fins que la peça és sòlida. Es tracta bàsicament de soldar un objecte complet a partir de pols, una llesca fina a la vegada.

Tres coses són més importants per als compradors:

No calen accessoris ni mandíbules suaus.

La complexitat com els canals interns o les gelosies no augmenta el preu com ho fa en el mecanitzat.

La pols no utilitzada es pot tamisar i reutilitzar en condicions controlades, mantenint els residus de material baixos.

Aquesta combinació és per aixòPrototipatge d'impressió 3D SLMsovint és la manera més ràpida de provar un disseny complex abans de comprometre's amb qualsevol eina.

Quins materials es poden imprimir?

Les opcions habituals dels sistemes industrials inclouen acer inoxidable 316L i 17-4PH, alumini AlSi10Mg, titani Ti6Al4V i diversos graus d'Inconel. Els proveïdors professionals proporcionen habitualment certificats de material i traçabilitat de lots de pols.

5 preguntes per decidir entre la impressió 3D i el CNC

Treballa aquests cinc punts. Les respostes solen apuntar clarament d'una manera o d'una altra per a una comanda de 20 peces.

La forma és complexa?
Els canals de refrigeració interns, les estructures de gelosia o una important reducció de pes solen fer que la impressió 3D sigui la ruta de menor cost-. Els blocs senzills o les peces que es poden tallar a partir d'estoc de barres estàndard gairebé sempre es mantenen més barats al CNC.
Si la geometria força el mecanitzat de diversos eixos o passos de divisions-i-soldadura, l'additiu tendeix a guanyar fins i tot amb un volum baix.

Amb quina rapidesa necessiteu les peces?
Una botiga SLM capaç sovint pot girar 20 peces en 7-14 dies, inclòs el tractament tèrmic i l'acabat bàsic. El CNC pot necessitar encara un disseny d'accessoris i una programació de màquines que impulsin el mateix treball més temps.
Quan el calendari és ajustat i la forma no és senzilla, la impressió sovint arriba primer.

Canviarà el disseny després del primer lot?
Si és probable que hi hagi revisions, l'additiu manté la porta oberta. No hi ha cap accessori per eliminar i cap programa CNC llarg per reescriure. El CNC bloqueja el disseny actual amb més fermesa.
Els dissenys en evolució gairebé sempre afavoreixen la impressió en aquesta quantitat.

Quina tolerància i acabat superficial necessites?
A mesura que{0}}les superfícies SLM construïdes, solen situar-se en el rang Ra 10-25 µm i sovint necessiten mecanitzats o polits secundaris a les cares crítiques. El CNC pot mantenir toleràncies més estrictes i acabar millor directament de la màquina.
Quan moltes funcions necessiten ±0,05 mm o millor, o una superfície fina sense treball addicional, el CNC (o un enfocament d'impressió híbrida-plus-maquina) sol ser més segur. Les toleràncies funcionals que poden acceptar algun post-processament fan viable l'additiu pur.

Quin material fas servir?
Els aliatges d'enginyeria més comuns estan disponibles en ambdós processos. Els aliatges difícils de--mecanitzar o costosos de vegades afavoreixen l'additiu perquè no hi ha desgast-de l'eina de tall. L'alumini fàcil de--mecanitzar o l'acer-de tall lliure sovint segueix sent més barat en CNC fins i tot amb 20 peces.

Comparació ràpida per a treballs de baix-volum

Aquesta vista--costa a costat captura les diferències pràctiques entre la impressió 3D i el CNC per a la producció de baix volum.

Cas real: el que hem après d'un projecte d'acer inoxidable de 20 peces

Un fabricant d'equips europeu necessitava 20 suports d'acer inoxidable-que continguessin canals de fluid interns. La cotització original del CNC era alta. La creació d'aquests canals hauria requerit un mecanitzat de diversos eixos a partir d'un sòlid o dividir la peça, mecanitzar els passos, després soldar-los o tornar-los a soldar-tant costosos com-convertits en temps. El temps de lliurament es va cotitzar en gairebé quatre setmanes.

Van enviar els mateixos fitxers per aComponents metàl·lics impresos en 3Drevisió. La geometria s'adaptava bé a SLM: els canals es podien construir netament i només algunes cares de segellat necessitaven un mecanitzat lleuger després. Les peces es van imprimir en 316L, es van alleujar la tensió-i les cares de segellat es van acabar. El termini total d'execució va ser d'11 dies. El cost unitari va ser aproximadament un 30% per sota del nombre CNC. Les dimensions crítiques es mantenen dins de ±0,12 mm.

Van seguir dos petits lots més amb petits retocs de disseny-cosa que hauria suposat nous accessoris o una reprogramació important a la ruta del CNC. Els canals interns van ser el factor decisiu; una vegada que aquestes característiques van augmentar el cost i la complexitat del mecanitzat, l'ordre d'additius de 20 peces es va fer més ràpid i menys costós.

Quan el CNC segueix sent la millor opció

La impressió 3D no és la guanyadora automàtica a baix volum.

El CNC segueix sent l'opció més forta quan:

La peça és prismàtica o es pot fer a partir d'una barra o placa estàndard amb camins d'eines senzills.

Necessiteu toleràncies més ajustades de ±0,05 mm en moltes característiques, o un acabat superficial fi sense operacions secundàries.

El disseny està totalment congelat i podeu tornar a demanar la mateixa peça en quantitats més grans més endavant.

El material es maquina de manera fàcil i econòmica.

En aquestes situacions, el cost més elevat per-part de l'additiu és difícil de justificar, fins i tot amb 20 peces. Un proveïdor fiable ho dirà en lloc d'impulsar la impressió a cada consulta.

Com triar un fabricant d'impressió 3D de metall fiable

Si les preguntes anteriors apunten cap a l'additiu, el següent filtre és el propi proveïdor. Comprovacions útils inclouen:

Confirmació que tenen màquines SLM industrials (marca, volum de construcció, recompte de làser) en lloc de subcontractar-ho tot.

Certificats de material i traçabilitat de-lots de pols.

Tractament tèrmic clar de la-capacitat de processament-, eliminació de suport, acabat CNC i inspecció.

Un informe dimensional de mostra d'un treball comparable.

Comunicació responsiva i tècnicament clara en una petita prova.

Aquests punts ajuden a separar un fabricant d'impressió 3D de metall real o una fàbrica d'impressió 3D SLM d'una empresa comercial. Els registres de procés coherents i la voluntat de compartir dades d'inspecció afegeixen més confiança.

PMF

La impressió 3D és més barata que el CNC per a 20 peces?
Depèn de la geometria. Les peces amb característiques internes o formes complexes solen ser més barates i ràpides amb l'additiu. Les peces senzilles que es poden mecanitzar fàcilment solen quedar més barates al CNC.

Quina és la comanda mínima de components metàl·lics impresos en 3D?
La majoria de proveïdors industrials accepten peces individuals. Vint peces és una quantitat de producció còmoda per a SLM i sovint s'empaqueta de manera més eficient a la màquina que un prototip solitari.

Quant de temps es triga a fer 20 peces?
Reflexió típica perPrototipatge d'impressió 3D SLMi els lots petits són de 7 a 14 dies, inclosos el tractament tèrmic i l'acabat bàsic, sempre que hi hagi capacitat disponible i el disseny estigui llest per imprimir-.

Les peces metàl·liques impreses en 3D són tan fortes com les peces CNC?
Amb l'aliatge, els paràmetres de procés i el tractament tèrmic correctes, les propietats mecàniques són comparables al material forjat o mecanitzat en moltes aplicacions. Les peces crítiques de fatiga o pressió encara necessiten proves addicionals o premsa isostàtica en calent.

Podeu fer primer un prototip i després ampliar-lo?
Sí. Molts compradors imprimeixen un o dos prototips, perfeccionen el disseny i, a continuació, executen el lot de 20 peces amb el mateix procés. Aquest camí és molt més flexible que comprometre's amb els accessoris CNC d'hora.

Si esteu mirant una comanda de 20 peces de metall i la geometria, la línia de temps o l'estabilitat del disseny fan que l'elecció no sigui clara, envieu els dibuixos i els requisits bàsics. Una breu revisió de la forma, el material, la tolerància i el calendari mostrarà si els components metàl·lics impresos en 3D o el CNC convencional és la ruta més pràctica per al vostre cas específic.