Mikä on metallin 3D-tulostuksen jälkeisen-jälkikäsittelyn osuus valmistuskustannuksista?

一, osat, jotka muodostavat-jälkikäsittelymaksut ja niiden pääosat
Metallin 3D-tulostuksen{0}}jälkikäsittelyssä on neljä tärkeintä teknologista moduulia: materiaalin poisto, lämpökäsittely, pintakäsittely ja rakenteen vahvistaminen. Jokaisella moduulilla on kustannukset, kuten laitteet, energiankäyttö ja työ.

Materiaalien poisto: tähän kuuluu tukirakenteen poistaminen, pinnan viimeistely ja mittojen kiinnitys. Esimerkiksi tulostuksen jälkeen lentokoneen moottorin siipien virtauskanavan pinta on peilikiillotettava käyttämällä viisi-akselinen kytkentäkoneistuskeskusta. Yhden kappaleen valmistaminen voi kestää useita tunteja, ja suuri osa kuluista on laitteita ja työvoimaa.
Lämpökäsittely on prosessi, jolla päästään eroon sisäisestä jännityksestä ja parannetaan jyvien rakennetta. Tämä voidaan tehdä hehkutuksen, kiinteän liuoksen + vanhentamisen ja kuumaisostaattisen puristuksen (HIP) avulla. Tyhjiöhehkutuskäsittely vähentää jäännösjännitystä 80 % titaaniseoksesta valmistetun ortopedisen implantin painamisen jälkeen. Se tarvitsee kuitenkin erityisen tyhjiöuunin ja pitkäaikaisen-eristyksen, mikä muodostaa suuren osan energiankulutuksesta.
Pintakäsittely: menetelmiä ovat hiekkapuhallus, galvanointi, laserpinnoitus, mikrokaarihapetus ja muut pinnan peittävät menetelmät. Uuden energiaajoneuvon akun kannakkeen tulostamisen jälkeen mikrokaarihapetuskäsittely lisäsi sen korroosionkestävyyden suolasuihkutestissä yli 1000 tuntiin. Kemikaalien ja laitteiden ylläpitokustannukset olivat kuitenkin melko kalliita.
Rakenteelliset vahvistukset, kuten kuituvahvistus, gradienttimateriaalien suunnittelu ja ristikkorakenteen optimointi. Tietyn ydinvoimaventtiilin painetut osat käyttävät gradienttirakennetta, joka on valmistettu nikkeli-seoksesta ruostumattomasta teräksestä. Tämä edellyttää moni-materiaalien yhteistulostuksen ja{4}}lämpökäsittelyn yhdistelmäprosessia. Tekninen monimutkaisuus tekee tutkimus- ja kehitystyöstä sekä koe-tuotannosta kalliimpaa.
2, Alan tiedot ja tapaustutkimukset jälkikäsittelykustannusten prosenttiosuudesta
1. Vakiotoimialojen kustannusrakenteen tarkastelu
Esimerkiksi ilmailualalla tietyn rakettimoottorin polttoainesäiliön rungon painatus maksaa noin 40 %, jälkikäsittely 35 % (15 % HIP-käsittely, 12 % CNC-jyrsintä ja 8 % anodisointi) ja 25 % materiaalien osto. Suuri osa jälkikäsittelykustannuksista{8} johtuu siitä, että osien on toimittava hyvin erittäin ankarissa olosuhteissa, mikä tarkoittaa, että niiden on käytävä läpi useita vaiheita varmistaakseen niiden luotettavuuden.
Mitä tulee lääkinnällisiin laitteisiin, räätälöidyn titaaniseoksesta valmistettu lonkkanivelimplantti{0}}jälkikäsittely maksaa painatuksen jälkeen noin 28 % (lämpökäsittely maksaa 12 %, kiillotus 10 % ja steriili pakkaus maksaa 6 %). Materiaalikustannukset ovat 35 % ja suunnittelu- ja validointikustannukset 37 %. Jälkikäsittelykustannusten osuus ei ole kovin suuri, mutta pinnan karheutta (Ra < 0,2 μm) ja biologista yhteensopivuutta koskevat vaatimukset edellyttävät suurta-tarkkuustyöstöä ja erityiskäsittelyä.
Kuluttajaelektroniikan maailmassa: Esimerkiksi taittonäytöllisen matkapuhelimen saranarullan tulostuskustannukset ovat 55 %, jälkikäsittelykustannukset 25 % (10 % tuen poistoon, 8 % lämpökäsittelyyn ja 7 % pinnan hiekkapuhallukseen) ja materiaalikustannukset 20 %. Massavalmistuksen mittakaavavaikutus vaikuttaa suuresti jälkikäsittelykustannusten prosenttiosuuteen. Kun tuotanto kasvaa, yksikköhinta laskee.
2. Miten prosessin valinta vaikuttaa hoidon jälkeisiin kustannuksiin
Jauhepetisulatusprosessi (PBF): Jälkikäsittelykustannusten osuus on yleensä merkittävä{0}, koska tukirakenteita on lisättävä painoprosessin aikana. Kun käytät SLM-tekniikkaa tietyn osan lentokoneen rakenteesta tulostamiseen, 30 % kustannuksista on tuen poistaminen ja pinnan kiillotus. Kun käytät EBM-tekniikkaa ilman tukirakennetta, tämä hinta laskee 15 prosenttiin.
Adhesive jet (BJ) -prosessi mahdollistaa lähes{0}}verkon muodostumisen poistamalla rasvan ja sintraamalla vihreästä kappaleesta painamisen jälkeen. Tämä pienentää jälkihoitokustannuksia- paljon. Kun auton pyörän napa on tulostettu BJ-tekniikalla, jälkikäsittelykustannukset ovat vain 12 % (ensisijaisesti lämpökäsittely ja vähän koneistusta). Tämä on yli 50 % vähemmän kuin PBF-tekniikan{8}}jälkikäsittelyn kustannukset.
Directed Energy Deposition (DED) -prosessi: hyvä isojen kappaleiden kiinnittämiseen ja pinnoitukseen valmistautumiseen; jälkikäsittelyn hinta{0}} perustuu tulostuskerroksen paksuuteen. Kun tietyn kaivoskonelaitteiston painokerroksen paksuus on 1 mm, jälkikäsittelykustannukset ovat vain 8 %. Mutta kun kerroksen paksuus laskee 0,3 mm:iin, kiillotuskustannukset nousevat jopa 15 %, koska pinnasta tulee karheampi.
3, elementit, jotka vaikuttavat jälkikäsittelykustannusten osuuteen-ja paras tapa muuttaa niitä
1. Motivoivien elementtien tarkastelu
Vaatimukset materiaalien toiminnalle: Tehokkaat materiaalit, kuten korkean lämpötilan{0}}lejeeringit ja titaaniseokset, vaativat HIP-käsittelyn huokosten poistamiseksi, mikä voi muodostaa jopa 20–30 % kokonaiskustannuksista.
Kuinka monimutkainen osa on: Moniakselinen koneistus ja erikoistestaus ovat tarpeen monimutkaisille ominaisuuksille, kuten sisäisille virtauskanaville ja hilarakenteille. Tietyn lentokoneen moottorin terän tulostamisen jälkeen CT-testaus maksaa 25 % jälkikäsittelyn kokonaiskustannuksista.
Erämittakaavassa: Kulutuselektroniikka-alueella, kun yksittäisen tulostuserän määrä ylittää 10 000 kappaletta, jälkikäsittelykustannusten prosenttiosuutta voidaan laskea 30 prosentista 15 prosenttiin. Tämä johtuu pääasiassa automatisoiduista tuotantolinjoista ja prosessien kiinteytymisestä.
Teknologinen kypsyys: Yhdysvalloissa valmistettujen laitteiden ja muissa maissa valmistettujen laitteiden tarkkuuden ja vakauden ero tarkoittaa, että Yhdysvalloissa -valmistetuilla laitteilla on suoritettava 10–15 % enemmän työtä, mikä nostaa epäsuorasti kustannuksia.
2. Tarkastellaan parasta tapaa optimoida
Prosessiinnovaatiot: Käyttämällä teknologioita, kuten alueellista tulostusta ja kaksisuuntaista jauhejakelua, tulostuksen tehostamiseksi ja tukirakenteiden vähentämiseksi. Yksi yritys paransi skannausmenetelmäänsä vähentääkseen tukimäärää 40 %, mikä pienensi myös jälkikäsittelykulujen prosenttiosuutta.
Materiaalien optimointi: Tee erityisiä jauhemateriaaleja, joiden kanssa on helppo työskennellä ja jotka eivät rasita niitä liikaa. Eräs yritys on julkaissut titaaniseosjauhetta, jonka happipitoisuus on alhainen. Tämä jauhe alentaa lämpökäsittelyn lämpötilaa 50 astetta ja alentaa energiankäyttökustannuksia 18 %:sta 10 %:iin.
Laitteiden päivittäminen: Online-tunnistus- ja mukautuvan käsittelytekniikan lisääminen vähentääksesi ihmisten tarvetta tehdä asioita käsin. Tekoälyllä toimivaa-kiillotusrobottia käyttävä yritys on lyhentänyt yhden kappaleen käsittelyyn kuluvaa aikaa kahdesta tunnista puoleen tuntiin. Myös työvoimakustannukset ovat laskeneet 25 prosentista 8 prosenttiin.
Yhteistyötä teollisuusketjussa: Integroidut tulostus- ja{0}}jälkikäsittelylaitteet voivat lyhentää valmistusjaksoja. Eräs yritys on keksinyt "tulostus+lämpökäsittely+koneistus"-komposiittikoneen, joka lyhentää ilmailun rakenneosien valmistamiseen kuluvaa aikaa kahdesta viikosta kolmeen päivään ja alentaa kustannuksia 35 %.