CNC obdelava Hitra izdelava prototipov: Ko je hitrost pomembna in mora del dejansko delovati
Vaš inženir strojništva dokonča model CAD v petek. Pregled izdelka je čez tri tedne. Potrebujete funkcionalno aluminijasto ohišje - iz pravega materiala, dejanske tolerance, navoje, ki se dejansko zataknejo -, da preizkusite prileganje, potrdite prostore za montažo in stopite na sestanek z nečim, kar lahko podate okoli mize.
To je scenarij, kjer CNC strojna hitra izdelava prototipovzasluži svoje mesto. Ne potrebuje ga vsak prototip. Ko pa mora del delovati kot proizvodna komponenta - vzdržati toleranco, prevzeti obremenitev, preživeti termični cikel, se prilegati sestavu s kupljeno-strojno opremo - 3D-natisnjeno mesto vam ne bo dalo podatkov, ki jih potrebujete. Potrebujete del, izrezan iz dejanskega materiala, glede na dejanske specifikacije.
Napaka, ki jo na tej stopnji naredi večina produktnih ekip, ni izbira napačnega postopka. Ni jasno razmišljanje o tem, čemu je prototip pravzaprav namenjen. Najprej odgovorite na to vprašanje in izbira postopka sledi logično.
Kaj CNC hitra izdelava prototipov dejansko pomeni v praksi
CNC strojna hitra izdelava prototipovni ločena kategorija storitev s posebno opremo. To je standardna CNC obdelava - rezkanje, struženje, švicarsko struženje -, ki se izvaja s kratkim-razporejanjem čakalne vrste, optimizirano nastavitvijo za posamezne ali majhne-količine in pregledom procesa, ki odkrije težave DFM pred začetkom rezanja in ne po njem.
"Hiter" del izhaja iz dveh stvari: brez časa za pripravo orodja (za razliko od brizganja ali tlačnega litja se CNC začne z datoteko CAD in blokom materiala) in prednostnim razvrščanjem v delavnici, ki spravi prototipna opravila v čakalno vrsto v dneh in ne v tednih.
Na enostavnem aluminijastem delu - ohišju, nosilcu, razdelilnem bloku - lahko običajno preidemo od potrjene datoteke CAD do poslanega dela v 3 do 5 delovnih dneh. Kompleksna geometrija, ozke tolerance na več funkcijah ali materiali, kot je titan, to še razširijo. Toda za dele, ki jih večina skupin za razvoj izdelkov dejansko potrebuje v fazi validacije, je časovni okvir resnično kratek.
Stvar, ki najbolj dosledno upočasnjuje prototipna opravila, ni strojni čas. Težave z risbo so - nepopolni tolerančni oblački, manjkajoče specifikacije površinske obdelave, navojni oblački brez oznak razreda ali debelina stene, ki je ni mogoče zadržati v določenem materialu. Pregled DFM pred začetkom dela doda nekaj ur. Ujemanje težave s pritrjevanjem po rezanju prvega dela dodaja dneve.
CNC obdelava prototipov v primerjavi s 3D tiskanjem: uporabite pravo orodje
Razprava medCNC obdelava prototipov v primerjavi s 3D tiskanjemima jasen odgovor, ko vam je jasno, kaj mora narediti prototip. Noben postopek ne zmaga univerzalno. Odgovarjajo na različna vprašanja.
| Merila ocenjevanja | CNC obdelava | Kovinski 3D tisk (DMLS/SLM) | Plastično 3D tiskanje (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| Lastnosti materiala | Ekvivalent proizvodnje- | Skoraj-proizvodnja (nekaj anizotropije) | Bistveno šibkejši od proizvodnje |
| Dimenzijska toleranca | ±0,005–0,02 mm standardno | ±0,05–0,1 mm tipično | ±0,1–0,3 mm tipično |
| Površinska obdelava (kot-zgrajena) | Ra 0,8–3,2 µm | Ra 5–15 µm (zahteva naknadno-obdelavo) | Ra 5–50 µm, odvisno od postopka |
| Čas izvedbe (1–5 delov) | 3–7 dni | 5–14 dni (vključno z naknadno-obdelavo) | 1–3 dni |
| Cena preprostega kovinskega dela | Srednje | visoko | Nizka |
| Najboljše za | Funkcionalna validacija, preverjanja prileganja, proizvodno-reprezentativno testiranje | Kompleksna notranja geometrija,-topološko optimizirane strukture | Vizualni modeli, zgodnja preverjanja oblike/prileganja, ne-nosilnost- |
| Navoji, navojne luknje | Izvorni - izrezan neposredno | Zahteva post{0}}obdelavo | Zahteva vstavke ali post{0}}obdelavo |
| Hitrost iteracije načrtovanja | Počasneje (vsaka sprememba ponovno-strojev) | Srednje | hitro |
Poštena presoja: za prototipe, ki bodo šli v funkcionalno preskušanje - napetostna obremenitev, toplotno kroženje, sestavljanje s proizvodno strojno opremo, vzorci za oddajo predpisom - CNC je skoraj vedno prava izbira za kovinske dele. Lastnosti materiala so proizvodno-enakovredne, ker režete iz istega materiala palice, ki ga bo uporabila proizvodna serija. 3D-natisnjeni kovinski del ima mikrostrukturne razlike od kovanega blaga, ki so pomembne, ko je del pod obremenitvijo.
Za zgodnje-preverjanja oblike in prileganja, kjer samo potrjujete, da je oblika smiselna in koncept sestavljanja deluje, je plastično 3D-tiskanje hitrejše, cenejše in popolnoma ustrezno. Napaka je uporaba po tisti stopnji, ko morajo podatki prototipa predstavljati proizvodno zmogljivost.
Ko se dobavni čas CNC hitre izdelave prototipov skrajša - in ko se ne
CNC obdelava hiter čas izdelave prototipovima resnične meje in njihovo razumevanje vam pomaga, da jih načrtujete, namesto da bi bili presenečeni.
| Faktor | Vpliv na dobavni rok | Kaj lahko storite |
|---|---|---|
| Kompleksnost dela (število nastavitev) | Vsaka dodatna nastavitev doda 0,5–1 dan | Zasnova za minimalne nastavitve; vnaprej razpravljajte o strategiji fiksiranja |
| Razpoložljivost materiala | Za eksotične zlitine (titan, inconel) bo morda potrebna nabava 2–3 dni | Pred potrditvijo razporeda potrdite zalogo materiala |
| Tolerančna tesnost | Funkcije pod-±0,01 mm zahtevajo počasnejše reze in preverjanje CMM na-funkcijo | Izrecno označite tesno{0}}tolerančne funkcije; ne pokrivajte-nanesite ±0,005 mm |
| Popolnost risanja | Nepopolni natisi sprožijo vprašanja DFM, ki zaustavijo opravilo | Pošljite celoten natis z vsemi oblački; 2D + 3D model |
| Naknadna-obdelava (eloksiranje, prevleka) | Doda 2–5 dni, odvisno od postopka in prodajalca | Potrdite, ali je končna obdelava potrebna za prototip ali samo za proizvodnjo |
| Količina | 1–3 deli: minimalen vpliv na čakalno vrsto. 20+ deli: načrtujte kot majhno proizvodno serijo | Pri RFQ bodite jasni, ali gre za proizvodnjo prototipa ali mostu |
Ena podrobnost, ki ujame stranke nepripravljene: naknadna-obdelava površin je pogosto drugačna od strojne obdelave. Del, ki ga lahko stroji v dveh dneh čakajo na eloksiranje še tri. Če vaš prototip funkcionalno ne potrebuje eloksiranega zaključka - preizkušate mehansko prileganje, ne odpornosti proti koroziji ali kozmetike - navedite "kot{-strojno" in prihranite čas. To označimo med ponudbo za vsako delovno mesto, kjer velja.
Materiali za CNC prototipne dele: kaj inženirji dejansko določajo
Izbira materiala v fazi prototipa se mora ujemati s tistim, iz katerega bo izdelan proizvodni del. Uporaba aluminija 6061 za prototip dela, ki bo sčasoma 7075, vam daje zavajajoče podatke o togosti in trdnosti. Uporaba nerjavečega jekla 304 za prototip medicinske komponente 316L vam omogoča drugačno korozijsko obnašanje pri validacijskih testih.
To pomeni, da so najpogostejši prototipni materiali zamajhne količine CNC prototipnih delovv panogah, ki jih opravljamo:
Aluminij 6061-T6- privzeto za večino mehanskih ohišij, nosilcev in strukturnih komponent. Hiter za obdelavo, dobra dimenzijska stabilnost, dobro prenaša eloksiranje. Če je proizvodni del prav tako 6061, je to čisti prototip like-for-like.
Aluminij 7075-T6- ko proizvodni del potrebuje večjo trdnost. Nekoliko težje obdelati kot 6061, podoben čas priprave. Določite, kdaj je nosilnost prototipa-pomembna.
Nerjaveče 316L- standard za komponente medicinskih naprav, dele-v stiku s tekočino in vse, kar gre v jedko okolje. Obdelava traja dlje kot aluminij; proračun dodaten dan.
Titan Ti-6Al-4V- aplikacije v vesolju in medicini, kjer je razmerje med-močjo in-težo kritično. Precej počasneje se obdeluje kot jeklo. Prototip iz titana, ki bi v aluminiju potreboval dva dni, običajno traja štiri do pet. Razlika v ceni je resnična -, a če vaš validacijski test vključuje obremenitev, utrujenost ali biokompatibilnost, ni nadomestila.
Medenina C360- priključki, telesa ventilov, navojni priključki. Hitro obdeluje, dobro drži ozke tolerance.
Prototipni deli CNC v majhnih količinah: dejavniki stroškov, ki bi jih morali razumeti
Nizki stroški CNC prototipa delovveč na enoto kot proizvodni deli iz razlogov, ki so predvidljivi in vredni razumevanja - in ne le sprejemanja kot danega.
Stroški nastavitve so največji dejavnik. Programiranje poti orodja CAM, pritrjevanje dela in izvajanje testnega reza traja približno enako, ne glede na to, ali izdelujete en del ali petdeset. Pri proizvodnji 50 delov se ta strošek nastavitve amortizira na majhen del cene na enoto. Na 3-delni prototipni vožnji prevladuje.
Strojni čas je drugi gonilnik. CNC stroji delujejo pri 50–{2}} USD na uro za 5-osno opremo. Del, ki porabi 90 minut strojnega časa pri 80 USD/uro, prispeva 120 USD k ceni enote, preden se upoštevajo material, orodje in pregled.
Materialni odpadki so resnični, a pogosto precenjeni. Iz aluminijastega bloka 100 mm × 100 mm × 50 mm lahko dobite del, ki tehta 200 g - ostalo so žetoni. Stroški materiala za čipe so resnični stroški, vendar so pri aluminiju redko prevladujoči dejavnik.
Inšpekcijski stroški pri prototipnih delih so običajno višji kot pri proizvodnih delih -, ker prvi artikel novega posla zahteva popolno dimenzijsko preverjanje glede na vsak izpis tiskanja, ne pa statističnega vzorca. Za regulirane panoge (medicina, vesoljska industrija) je paket inšpekcijskih pregledov sam rezultat.
Če je proračun vašega prototipa omejen, sta dva najučinkovitejša vzvoda: poenostavite geometrijo, da skrajšate strojni čas in število nastavitev, ter izrecno vprašajte, ali je za to fazo potrebna končna specifikacija. Oboje je odločitev glede oblikovanja in načrtovanja, ne pa odločitev pri pogajanjih z dobavitelji.
Kako MID Precision obravnava delo prototipa
We run prototype and low-volume production work as a defined service track - not as leftovers squeezed between large production runs. Prototype jobs at MID get a DFM review before the quote goes out. That review covers tolerance callouts that exceed what the geometry supports, wall thicknesses that will cause fixturing problems, thread specs that need class designations, and any features where a minor design adjustment would significantly reduce cost or risk.
Pri nedavnem delu - 6061-blok pnevmatskega razdelilnika T6 z osmimi odprtinami M5 in toleranco izvrtine ±0,01 mm na osrednjem sedežu ventila je pregled DFM ugotovil, da bosta dve poziciji vrat zahtevali četrto nastavitev, kar iz 3D modela ni bilo očitno. Pred rezanjem smo ga označili z zastavico, stranka je v CAD premaknila en položaj vrat za 2 mm in opravilo je potekalo v treh nastavitvah namesto v štirih. Del je bil poslan četrti dan od potrjenega tiska. To je vrsta klica, ki se opravi le, če nekdo dejansko prebere risbo, preden jo programira.
NašCNC strojna hitra izdelava prototipovstoritev zajema 3-osno, 4-osno in 5-osno rezkanje, CNC struženje in švicarsko CNC struženje za natančne komponente majhnega premera. Standardni dobavni rok pri večini izvedb prototipov je 3–7 delovnih dni od potrjenega paketa risanja 2D+3D. Materiali od aluminijevih zlitin do nerjavečega jekla, titana, medenine, bakra in inženirske plastike.
Če je vaš projekt časovno-kritičen,pogovorite se z našimi inženirjipreden pošljete RFQ - 10-minutni pogovor o pristopu do določanja in prednostnih tolerancah lahko skrajša dan ali dva iz urnika, preden se delo sploh začne.
Pošljite nam svoj natisin v 24 urah vam bomo vrnili ponudbo z opombo DFM. Zamajhna proizvodnja prototipov in mostovteče, na povpraševanje odgovorimo še isti delovni dan.
pogosta vprašanja
V: Moj dizajn se še spreminja. Ali naj počakam, da bo dokončan, preden dobim ponudbo za prototip CNC?
Ni nujno. Če so spremembe manjše - položaji elementov, velikosti lukenj, oblački radijev - je izrez prvega prototipa zdaj in vključitev sprememb v drugo izvedbo pogosto hitrejša od čakanja na zamrznitev načrta. Stroški nastavitve pri drugem zagonu so nižji, ker se programiranje CAM bistveno prenese. Smiselno je počakati, če se osnovna geometrija še vedno spreminja, saj velika sprememba oblike pomeni ponovno -programiranje iz nič. Ko povprašate, nam povejte, kje je dizajn v ciklu pregleda - svetovali vam bomo, ali ga je vredno rezati zdaj ali zadržati.
V: Potrebujemo prototip, da se ujema s proizvodnim materialom in konča točno - eloksiran 6061-T6 po enakih specifikacijah kot proizvodna serija. Lahko to narediš?
Da, in to je prava izbira, če gre prototip v preskus oblike/prileganja/funkcije, ki vključuje vzdržljivost površine ali kozmetične zadeve za pregled zainteresiranih strani. Na risbi navedite vrsto eloksiranja (prozoren tip II, trdo eloksiranje tipa III, barva), debelino in morebitne zahteve za maskiranje. Anodiziranje gre našemu odobrenemu partnerju za končno obdelavo in običajno zahteva 2–3 delovne dni. Če je prototip izključno za preverjanje notranjih dimenzij, vam as-machined prihrani te dni in stroške končne obdelave.
V: Kakšna je najmanjša količina, ki jo boste zagnali pri izdelavi CNC prototipa?
En del. Redno izvajamo prototipe posameznih-enot - preskusnih komponent za vsaditev, elementov vpenjal po meri, enkratnih-ohišij ventilov. Cena na enoto za posamezen del je višja kot za 10-delno serijo, ker se namestitev amortizira na manj kosov, vendar ni praga minimalne količine naročila. Če potrebujete en del za potrditev koncepta, je to veljavna naloga.
V: Kakocnc obdelava prototipov v primerjavi s 3D tiskanjemprimerjava stroškov za majhno aluminijasto ohišje, recimo 80 mm × 60 mm × 30 mm?
Za preprosto ohišje v tem razponu velikosti bo plastično 3D-tiskanje (SLA ali SLS) običajno cenejše in hitrejše za prototip vizualnega/obrazca preverjanja - pod 100 USD in 1–2 dni. CNC iz aluminija za isto ohišje bo stal 150–400 USD, odvisno od kompleksnosti funkcije, s 3–5 dnevnim dobavnim časom. CNC del vam zagotavlja proizvodno{11}}enakovreden material, pravi vpetje navojev in površinsko obdelavo, ki jo lahko dejansko anodizirate. Če gre prototip v funkcionalni preizkus ali mora predstavljati proizvodno zmogljivost, je razlika v stroških upravičena. Če gre na mizo za pregled zainteresiranih strani, je 3D-tiskanje prava izbira.
