Miten jälkikäsittelyaika{0}} vaikuttaa metallisten 3D-tulostettujen autonosien kokonaistoimituskiertoon?

Kaikille, jotka työskentelevät metallisten 3D-tulostusautojen osien kanssa autoteollisuuden toimitusketjussa, tämä skenaario resonoi välittömästi. Lupaus additiivisesta valmistuksesta - nopeammasta suunnittelun iteraatiosta, lyhyemmistä työkalujen läpimenoajoista ja monimutkaisen geometrian tuotannon pyynnöstä - on todellinen ja hyvin-dokumentoitu. Mutta asiakkaiden kokema toimitussykli ei ole vain tulostusjakso. Se sisältää tulostusjakson, tuen poiston, lämpökäsittelyn, pinnan viimeistelyn, tarkastuksen sekä marginaalitulosten aiheuttaman korjaustyön. Ja monissa ohjelmissa tuo toinen puolisko on pidempi kuin ensimmäinen.

Tässä artikkelissa tarkastellaan tarkasti, kuinka jälkikäsittely{0}}vaikuttaa 3D-tulostettujen autojen metalliosien toimitusjakson kokonaisaikaan, tunnistaa vaiheet, joissa aikaa menee useimmin hukkaan, ja perustuu julkaistuihin alan tutkimuksiin ja Sunhingstonesin tuotantotietoihin selittääkseen, miltä hyvin -suunniteltu jälkikäsittelyn{3}}kulku näyttää käytännössä. Tämän suhteen ymmärtäminen ei ole akateemista harjoitusta: autoteollisuuden toimitusketjuissa, joissa toimitusajan myöhästyminen voi laukaista linjan katkaisurangaistuksen, kymmenen-päivän ja yhdeksäntoista-päivän toimitusajan välinen ero mitataan sopimusseuraamuksilla.

Metallin 3D-tulostuksen toimitussyklin anatomia

Metallien 3D-tulostusauton osien kokonaistoimitusjakso koostuu viidestä peräkkäisestä vaiheesta. Jokaisella vaiheella on nimellinen kesto, joka kuvastaa tapauksen parasta-suoritusta, ja realistinen kesto, joka kuvastaa käytännössä esiintyvää vaihtelua, jonotusta ja uudelleenkäsittelyä. Näiden kahden luvun välinen ero on se, missä toimitussuorituskyky voittaa tai häviää.

Vaihe 1: Rakennuksen valmistelu ja ajoitus

Ennen kuin yksi kerros sulatetaan, osat on suunnattava ja asetettava sisäkkäin rakennuskammioon, tukirakenteet on luotava ja tarkistettava ja rakenne on ajoitettava käytettävissä olevan konekapasiteetin mukaan. SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osien rakentamisen valmistelu vie tyypillisesti neljästä kahdeksaan tuntia suunnitteluaikaa. Ajoitus riippuu koneen saatavuudesta: rakennus, joka ei voi käynnistyä heti, joutuu jonoon, mikä korkean-käyttöasteen tiloissa voi lisätä koko kiertoon kahdesta viiteen päivää.

Fraunhofer Institute for Laser Technologyn (Fraunhofer ILT) vuonna 2022 tekemä vertailututkimus osoitti, että aikataulutus ja rakennusvalmistelut muodostivat keskimäärin 18 % koko toimitusjakson ajasta 42:ssa tutkitussa autojen lisäaineiden valmistusohjelmassa -, mikä nousi 28 prosenttiin tiloissa, joissa konetilojen käyttöaste on yli 85 %. Seurauksena on, että koneen käyttö, vaikka se on kaupallisesti toivottavaa, pakkaa aikataulutuspuskuria ja lisää syklin ajan vaihtelua.

Vaihe 2: Rakenna itse

SLM-rakennus on asiakkaille näkyvin vaihe, ja se mainitaan useimmin toimittajan tarjouksissa. Autojen 3D-tulostettujen metalliosien rakennusaika määräytyy osien tilavuuden, kerrosten määrän ja sisäkkäisten osien lukumäärän mukaan rakennusta kohti. Edustava kannatin tai kotelon komponentti alumiinista AlSi10Mg 30–60 μm:n kerrospaksuudella valmistuu tyypillisesti 8–24 tunnissa. Teräs- tai titaanirakenneosat ohuemmilla kerrospaksuuksilla voivat kestää 24–60 tuntia tai enemmän.

Kriittisesti rakennusaika on toimitussyklin ennustettavin elementti. SLM-koontiversion kesto on deterministinen, kun koontitiedosto on valmisteltu: se ei vaihtele operaattorin saatavuuden, uunin ajoituksen tai tarkastustulosten mukaan. Tämä ennustettavuus antaa toimittajille tarkat tiedot rakennusvaiheesta - ja saa heidät aliarvioimaan koko syklin ajan, koska rakennusvaiheen jälkeiset-vaiheet ovat paljon vähemmän ennustettavissa.

Vaihe 3: Post{1}}käsittely

Jälkikäsittely-on vaihe, jossa on suurin vaihtelu ja useimmissa ohjelmissa pisin kokonaiskesto. SLM-3D-tulostusajoneuvojen osien jälkikäsittelyyn kuuluu yleensä:

Rakenna jäähdytys ja jauheen poisto:2–8 tuntia osan koosta ja kammion jäähdytysnopeudesta riippuen. Ei voida kiihdyttää vaarantamatta reaktiivisten metalliseosten lämpövääristymiä tai hapettumista.

Stressiä lievittävä lämpökäsittely:4–12 tuntia kiertoaikaa, plus jonotusaika uunin saatavuuden odottamiseen. Tiloissa, joissa on yksi yhteinen uuni, jonotusaika voi kasvaa kahdesta neljään päivään.

Langallinen EDM tai manuaalinen tuen poisto:30 minuutista 8 tuntiin osaa kohden, riippuu suuresti tukigeometriasta ja käyttäjän taidoista. Vaihteleva ja eniten työstä-riippuvainen vaihe sarjassa.

Pinnan viimeistely (helmipuhallus, koneistus tai sähkökiillotus):1–4 tuntia per osa tyypillisille autokomponenteille, pidempi osille, joissa on sisäkanavat tai monimutkaiset ulkoprofiilit.

Mittatarkastus (CMM):1–3 tuntia per osa, plus jonotusaika CMM:n saatavuuteen. Jos tulokset ovat marginaalisia, uudelleen-mittaus ja sijoitustarkistus lisäävät aikaa.

Vuonna 2023 julkaistussa International Journal of Production Research -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa analysoitiin 31 autojen lisäaineiden valmistusohjelman toimitussyklitietoja ja havaittiin, että jälkikäsittelyn osuus toimitussyklin kokonaisajasta oli keskimäärin 58 %. Ohjelmissa, joissa rakennusjakso oli 24 tuntia tai vähemmän, jälkikäsittelyn osuus ylitti- 70 %. Tutkimuksessa tunnistettiin kahdeksi suurimmaksi yksittäiseksi tekijäksi uunin jonoaika ja tuen poisto, jotka yhdessä muodostavat noin 35 % keskimääräisen ohjelman kokonaissykliajasta.

Vaihe 4: Laaduntarkastus ja dokumentointi

Mittatarkastusta ja laatudokumentaatiota käsitellään usein jälkikäsittelyn viimeisenä vaiheena, Osa, joka epäonnistuu CMM-tarkastuksessa kymmenen-päivän jakson lopussa, ei vain kuluta ylimääräistä tuntia: se siirtyy uudelleen-jälkikäsittelyjonoon missä tahansa vaiheessa, joka vaaditaan poikkeaman korjaamiseksi, mikä saattaa lisätä useita päiviä koko kiertoon.

vartenmetalliset 3D-tulostusauton osatToimitetaan IATF 16949-säännellyille autoalan asiakkaille, laatudokumentaatiovaatimukset ovat merkittävät: mittaraportit, materiaalisertifioinnit, prosessitiedot jokaisesta jälkikäsittelyvaiheesta ja jäljitettävyys, joka yhdistää kunkin osan sen rakennus- ja erätietueisiin. Tämän dokumentaatiopaketin kokoaminen jälkikäteen - sen sijaan, että se tallennetaan reaaliajassa tuotannon aikana - voi lisätä sykliin yhdestä kahteen päivää, vaikka kaikki osat olisivat vaatimusten mukaisia.

Vaihe 5: Pakkaus, logistiikka ja asiakkaan vastaanotto

Viimeinen vaihe on lyhin, mutta vähiten hallittavissa: kuljetusaika toimittajalta asiakkaan tiloihin. Autoalan ohjelmissa, joiden toimitusvaatimukset ovat vain--ajoissa, kuljetuksen luotettavuus on yhtä tärkeä kuin kuljetusnopeus. Osalla, joka toimitetaan 12. päivänä 14 päivän toimitusajan sitoumuksesta, ei ole marginaalia logistiikkapoikkeukselle.

Neljä post{0}}käsittelyvaihetta, jotka useimmin pidentävät toimitusjaksoja

Lämpökäsittelyn jonoaika

Kaikista jälkikäsittelyvaiheista{0}}lämpökäsittelyn jonoaika on johdonmukaisimmin aliarvioitu toimitusjakson suunnittelussa. Jännityksenpoistohehkutus ei ole valinnainen SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osissa: jäännösjännitykset rakennetuissa SLM-alumiini- ja teräskomponenteissa voivat lähestyä tai ylittää materiaalin myötörajan, mikä aiheuttaa vääristymiä tai ennenaikaisen väsymisvaurion, jos niitä ei käsitellä. Itse hoito kestää neljästä kahteentoista tuntia. Mutta laitoksessa, jossa yksi uuni palvelee useita ohjelmia, jono minkä tahansa rakentamisen edessä voi olla päiviä, ei tunteja.

Manufacturing Technology Centerin (MTC, UK) vuonna 2022 julkaisema tutkimus osoitti, että lämpökäsittelyn ajoituksen vaihtelu oli suurin yksittäinen syy toimitussyklin ajan arvaamattomuuteen lisäainevalmistusohjelmissa. Variaatiokerroin (CV) oli 0.68 -, mikä tarkoittaa, että uunin todellinen odotusaika vaihteli 68 % käytännössä. Vertailun vuoksi rakennusaika CV oli 0,09. Toisin sanoen rakentaminen on lähes yhdeksän kertaa ennakoitavampi kuin uunin jono.

Ratkaisu ei ole nopeampi lämpökäsittely - jakson aikoja säätelee metallurgia, ei suoritusteho. Ratkaisu on erityinen uunin ajoitus toistuville ohjelmille, erien yhdistäminen ohjelmien välillä uunin käytön maksimoimiseksi sykliä kohden ja reaaliaikainen uunin kapasiteetin näkyvyys, jotta ohjelman johtajat voivat tarjota toimitusjaksoja uunin todellisen saatavuuden perusteella oletetun saatavuuden sijaan.

Tuki poistovaihtelua

Tukirakenteen poistoSLM 3D-tulostus ajoneuvojen osaton operaattorista{0}}riippuvaisin vaihe-jälkikäsittelyjaksossa ja herkin osan geometrialle. Vakiotyökaluilla käytettävissä olevien tukien poistaminen kestää minuutteja. Ahtaissa tiloissa, ohuissa seinissä tai sisäkanavissa olevat tuet voivat vaatia erikoistyökaluja, pitkäkestoista käsityötä tai jopa EDM-leikkausta -, joka kestää tunteja minuuttien sijaan ja aiheuttaa osan pintavaurion vaaran.

EOS GmbH:n ja Münchenin teknillisen yliopiston (2021) tekemässä tutkimuksessa havaittiin, että SLM-auton kannatinkokoonpanojen tuen poistoaika vaihteli kertoimella 3,8-kertaisesti nopeimpien ja hitaimpien saman toiminnon suorittaneiden kuljettajien välillä. Tämä vaihtelevuus näkyy suoraan toimitussyklin arvaamattomuudessa: 45 minuutissa yhden operaattorin riistäminen vie lähes kolme tuntia toisella, eikä kumpaakaan lukua ilmoiteta asiakkaalle alkuperäisessä toimitusaikatarjouksessa.

Suunnittelu-lisäainevalmistukseen- (DfAM) on ensisijainen lievennys. Uudelleensuunnitellut osat, joissa on minimoitu tukitilavuus, itsekannattavia ylityksiä ja helppopääsyisiä tukikiinnityspisteitä, osoittavat jatkuvasti 30–50 % tuen irrotusajan lyhennyksiä Sunhingstonesin tuotantokokemuksessa. Toistuvien autoalan ohjelmien osalta Sunhingstones suorittaa DfAM-tarkistuksen kaikista uusista osien suunnittelusta ennen tuotannon hyväksymistä. Tarkoituksena on erityisesti tukea irrotustehokkuutta geometrisen optimoinnin ohella.

CMM:n tarkastuskapasiteetti

Koordinaattimittauskoneen (CMM) tarkastus on laatuportti, joka jokaisen 3D-tulostetun auton metalliosan on läpäistävä ennen toimitusta. Ohjelmissa, joissa on tiukat toleranssit useissa kriittisissä mitoissa - tyypillisesti autoteollisuuden rakenneosille - yksittäisen osan CMM-mittaus voi kestää yhdestä kahteen tuntia, mukaan lukien kiinnitys, mittaus ja raportin luominen. Tilassa, jossa on yksi CMM ja useita samanaikaisia ​​ohjelmia, tarkastusjono voi pidentää toimitusjaksoja kokonaisella työpäivällä tai enemmän.

Skaalautuva ratkaisu on tilastollinen prosessiohjaus (SPC). Kun tuotantoprosessi on osoittanut jatkuvan kyvykkyyden -, josta on tyypillisesti osoituksena Cpk, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 1,33 kriittisillä mitoilla kykytutkimuksessa, jossa on vähintään 30 osaa - 100% CMM-tarkastus voidaan korvata näytteenotto-pohjaisella tarkastuksella SPC-valvonnalla. Journal of Manufacturing Systemsissa vuonna 2022 julkaistussa artikkelissa todettiin, että siirtyminen 100-prosenttisesta CMM-tarkastuksesta SPC--pohjaiseen näytteenottoon vähensi tarkastussyklin kestoa 64 prosentilla toistuvassa autojen lisäaineiden valmistusohjelmassa ilman, että kentältä poistuminen lisääntyi.

Muokkaa ja{0}}uudelleentarkastussilmukat

Uudelleentyöstö on jälkikäsittelyn vikatila, jolla on suurin vaikutus toimitusjakson aikaan, koska se on epälineaarinen: uudelleentyöstöä vaativa osa ei vain menetä korjauksen suorittamiseen tarvittavaa aikaa -, vaan se menettää paikkansa jokaisessa loppujonossa (uuni, CMM, viimeistely) ja se on syötettävä uudelleen, usein lopussa. Uudelleentyöstötapahtuma, joka vaatii neljä tuntia varsinaista työtä, voi lisätä toimitusjaksoon neljästä kahdeksaan päivää kuluvaa aikaa, jos se laukaisee uudelleen-jonon rajoitetussa tilassa.

Tehokkain lievennys on alkupään prosessin ohjaus: sen varmistaminen, että rakennusparametrit, tukisuunnittelu ja lämpökäsittelysykli validoidaan riittävästi ennen tuotantoa, jotta uudelleenkäsittelytapahtumat ovat harvinaisia. Sunhingstones tavoittelee SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osien tuotantovalmiuskriteerinä vähintään 97 %:n ensisaantoa. Ohjelmia, jotka eivät pysty osoittamaan tätä tuottoa pätevöitymisessä, ei luovuteta sarjatuotantoon painolaadusta riippumatta, koska uudelleentyöstöriski edustaa ei-hyväksyttävää toimitusjaksoaltistumista.

Tapaustutkimus: SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osien toimitusajan lyhentäminen Sunhingstonesissa

Puolivälissä-2023 saksalainen autoteollisuuden Tier 1 -toimittaja palkkasi Sunhingstonesin valmistamaan sarjan alumiinisia AlSi10Mg-jousituskannattimien prototyyppejä ja siirtämään ohjelman sitten sarjatuotantoon 120 yksikköä kuukaudessa. Alkuperäinen prototyypin toimitusjakso oli 18 päivää -, jonka asiakas hyväksyi kehitettäviksi, mutta ilmoitti sen olevan kaupallisesti sopimaton sarjatoimituksiin, jolloin heidän kokoonpanolinjansa vaati enintään 10- päivän tilauksesta vastaanottoon -jakson.

Cycle Time Analysis

Sunhingstonesin tuotantoinsinööritiimi teki yksityiskohtaisen syklin aikaerittelyn prototyyppiohjelmasta mittaamalla kunkin vaiheen kuluneen ajan:

Rakennuksen valmistelu ja ajoitus: 1,5 päivää (sisältää 1 päivän konejonon)

SLM-rakenne: 1,2 päivää (28 tuntia 40 μm:n kerrospaksuudella)

Jäähdytys ja jauheen poisto: 0,4 päivää

Lämpökäsittely (mukaan lukien uunijono): 3,1 päivää (0,5 päivän jakso, 2,6 päivän jono)

Tuen poisto: 1,8 päivää (manuaalinen, muuttuva)

Rajapintojen CNC-työstö: 1,2 päivää

Helmipuhallus: 0,3 päivää

CMM-tarkastus ja -raportti: 1,4 päivää (sisältää yhden uudelleen{1}}mittaustapahtuman)

Asiakirjojen kokoaminen ja lähetyksen valmistelu: 0,8 päivää

Yhteensä: 11,7 päivää käsittelyn-jälkeistä aikaa 18,0 päivän kokonaismäärästä - 65 % syklistä. Pelkästään tulipesän jono vastasi 14 % syklin kokonaisajasta.

Parannustoimet

Analyysin perusteella Sunhingstones toteutti seuraavat muutokset ennen sarjatuotannon julkaisua:

Erillinen uunin aikataulu:Kiinteä stressinpoistopaikka oli varattu kahdesti viikossa yksinomaan tälle ohjelmalle, mikä eliminoi 2,6 päivän keskiarvon. Lämpökäsittelyssä kulunut aika putosi 3,1 päivästä 0,7 päivään.

DfAM-tuen uudelleensuunnittelu:Koonnoksen suuntaa muutettiin ja kolme tukiliiteominaisuutta suunniteltiin uudelleen itsetukeviksi{0}}. Manuaalinen poistoaika lyhennetty 1,8 päivästä 0,7 päivään.

Rinnakkaiskäsittely:Saman kokoonpanon valmiiden osien CMM-tarkastus aloitettiin ennen kuin kaikki osat olivat saaneet{0}}jälkikäsittelyn valmiiksi, joten dokumentointi voitiin aloittaa rinnakkain eikä peräkkäin. Dokumentaation kokoamisaika lyhennetty 0,8 päivästä 0,3 päivään.

SPC-pätevyys:30-osainen kykytutkimus vahvisti Cpk:n, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 1,41 kaikilla kahdeksalla kriittisellä ulottuvuudella. CMM-tarkastus siirtyi 20 %:n näytteenottoon SPC-valvonnalla. Tarkastusaika lyheni 1,4 päivästä 0,4 päivään.

Tulokset

Sarjatuotannon toimitussykli saavutettu: keskimäärin 9,2 päivää, enintään 10,1 päivää kuuden ensimmäisen tuotantokuukauden aikana. Uunin jonojen poistuminen oli suurin yksittäinen tekijä, jonka osuus 8,8 -päivän parannuksesta oli 2,4. Ensikierron tuotto pysyi 98,3 prosentissa ensimmäisten 720 yksikön aikana.

Tulos: Toimitusjakso lyheni 18 päivästä 9,2 päivään - 49 % vähemmän. Jälkikäsittelyn kulunut-aika lyheni 11,7 päivästä 5,8 päivään. Ensi-tuotto 98,3 % yli 720 yksiköstä sarjatuotannossa.

Toimialastandardit ja autojen lisäaineiden valmistusmaisema

Autoteollisuuden sitoutuminen metallien 3D-tulostukseen on kiihtynyt merkittävästi vuodesta 2020 lähtien. Vuoden 2023 Wohlersin raportin mukaan autoteollisuus oli metallilisäaineiden valmistuksen suurin loppukäyttöala jo kolmatta vuotta peräkkäin, ja sen osuus metalliosien kokonaistuotannosta oli noin 22 %. Siirtyminen prototyypeistä-vain sarjatuotantosovelluksiin on hyvässä vauhdissa, ja rakenteelliset kannakkeet, jäähdytysjakoputket ja kevyet jousituskomponentit ovat aktiivisimmin hyväksyttyjä osaluokkia.

IATF 16949:2016, autoteollisuuden laadunhallintastandardi, ei tällä hetkellä sisällä additiivinen-valmistus-spesifisiä vaatimuksia, mutta sen yleiset vaatimukset prosessin ohjauksesta, erikoisprosessien hyväksymisestä ja mittausjärjestelmäanalyysistä koskevat kaikki metallisia 3D-tulostusauton osia ja niiden jälkikäsittelyä. Autoteollisuusasiakkaat lisäävät yhä useammin AM-erityisiä laatuliitteitä toimittajan laatusopimuksiinsa, joissa määritellään rakennusparametrien validointia,-jälkikäsittelyn jäljitettävyyttä ja toimitusjaksodokumentaatiota koskevat vaatimukset.

European Automobile Manufacturers' Association (ACEA) ja laajempi eurooppalainen autoteollisuuden toimitusketju ovat osallistuneet aktiivisesti lisäaineiden valmistusstandardien muotoiluun tekemällä yhteistyötä ASTM Internationalin F42-komitean ja ISO:n lisäainevalmistuksen TC261-komitean kanssa. ESTA (European Smoking and Tobacco Association) on erikseen korostanut toimitusketjun ohjeissaan, että tuotannon jäljitettävyys -, jonka keskeinen osa-prosessointidokumentaatio on -, on yhä useammin ei--neuvoteltavissa oleva odotus säännellyillä valmistussektoreilla, mukaan lukien autoteollisuus. Tämä alojen välinen-vauhti kohti dokumentoituja, jäljitettäviä-jälkikäsittelytyönkulkuja on suoraan merkityksellinen tavarantoimittajille.3D-painetut autojen metalliosatpyrkivät rakentamaan kestäviä OEM-suhteita.

Sunhingstones yhdenmukaistaa autoteollisuuden metallien 3D-tulostuspalvelunsa IATF 16949 -periaatteiden, ISO 9001 -sertifikaatin ja asiakaskohtaisten laatuvaatimusten kanssa. Toimitusjakson sitoumukset perustuvat mitattuihin vaiheiden kestoihin ja dokumentoituun uunin ajoitukseen - ei ole oletettu parhaita-tapauslukuja -, mikä varmistaa, että ilmoitettu läpimenoaika vastaa todellista tuotannon työnkulkua.

Käytännön tarkistuslista käsittelyn jälkeisen{0}}toimituksen riskin arvioimiseen

Kun metallin 3D-tulostuspalvelun tarjoaja hyväksytään autojen sarjatuotantoon, seuraavat kysymykset liittyvät suoraan tässä artikkelissa kuvattuihin-käsittelyn jälkeisiin toimitussykliin liittyviin riskeihin:

Onko toimittajalla varattu uunikapasiteettia toistuvia ohjelmia varten vai onko lämpökäsittely suunniteltu jaetulla -saapumisjärjestyksessä-palveltu ensin-periaatteella?

Voiko toimittaja toimittaa mitattuja vaiheittain -vaiheittain-jakson aikatietoja olemassa olevista ohjelmista arvioitujen kokonaismäärien sijaan?

Onko osalle tehty DfAM-tarkistus tukimäärän ja poiston monimutkaisuuden minimoimiseksi?

Mikä on toimittajan dokumentoitu ensi{0}}tuotto kyseiselle lejeeringille ja osan geometrialle?

Onko CMM-tarkastus 100 % osaa kohti vai onko SPC{1}}pohjainen näytteenotto hyväksytty ohjelmaan?

Miten toimittaja käsittelee uudelleentyön? Onko olemassa dokumentoitua uudelleen{0}}jonomenettelyä ja miten uudelleentyöstöaika ilmoitetaan asiakkaalle?

Sisältääkö ilmoitettu toimitusjakso kaikki{0}}jälkikäsittelyvaiheet ja dokumentaation kokoaminen vai vain rakennusajan?

Mikä on toimittajan{0}}aikatoimitus autoalan ohjelmissa edellisten 12 kuukauden aikana?

Toimittaja, joka voi vastata kaikkiin näihin kysymyksiin arvioiden sijaan mitatuilla tiedoilla, on lähes varmasti investoinut{0}}jälkikäsittelyn työnkulun suunnitteluun, joka mahdollistaa yhtenäisen autotoimitusten suorituskyvyn. Toimittaja, joka ilmoittaa toimitusjakson pelkän rakennusajan perusteella, ei ole sitä tehnyt.

Usein kysytyt kysymykset (FAQ)

Nämä kysymykset kuvastavat autoinsinöörien ja hankintapäälliköiden yleisimpiä huolenaiheita arvioidessaan metallisten 3D-tulostusauton osien toimitusjaksositoumuksia -, ja ne käsittelevät tämän artikkelin alussa kuvattua eroa ilmoitettujen ja todellisten toimitusaikojen välillä.

K1: Miksi SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osien ilmoitettu toimitusaika on niin usein odotettua pidempi?

Koska useimmat toimitusaikatarjoukset perustuvat ensisijaisesti rakennusaikaan, joka on toimitussyklin näkyvin ja ennustettavin elementti. Jälki-käsittely - lämpökäsittely, tuen poisto, pinnan viimeistely, tarkastus ja dokumentointi - muodostavat tyypillisesti 55–65 % syklin kokonaisajasta, ja sen kesto vaihtelee huomattavasti enemmän kuin rakentaminen. Toimittaja, joka lainaa kymmenen päivää 28 tunnin rakentamisen perusteella ottamatta huomioon uunin jonoaikaa, tuen poiston kestoa ja tarkastusaikataulua, aliarvioi järjestelmällisesti toimitusjakson.

Kysymys 2: Mikä on nopein realistinen kokonaistoimitusjakso metallisten 3D-tulostusauton osien alumiinille tai teräkselle?

Pienille ja keskikokoisille alumiinisille AlSi10Mg- tai teräs 316L-komponenteille, joilla on vakio-jälkikäsittelyvaatimukset, hyvin-organisoitu metallin 3D-tulostuspalvelu voi saavuttaa yhteensä 7–10 päivää tilauksesta toimitukseen pienillä määrillä. Tämän johdonmukainen saavuttaminen edellyttää erityistä uunin ajoitusta, DfAM{8}}optimoitua tukigeometriaa ja SPC-pätevää tarkastusta. Monimutkaisemmille geometrioille, jotka vaativat HIP:tä, tarkkuustyöstöä tai pitkiä lämpökäsittelyjaksoja, 12–16 päivää on realistisempi vertailukohta. Titaanin ja muiden reaktiivisten seosten ohjelmat vaativat yleensä vähintään 14–20 päivää.

Q3: Miten uunin jonoaika vaikuttaa toimitussykleihin ja mitä sille voidaan tehdä?

Uunin jonoaika on jatkuvasti suurin yksittäinen toimitussyklin vaihtelun lähde SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osaohjelmissa. Jaetuissa-uuniympäristöissä jonoaika on keskimäärin 1,5–3 päivää ja vaihtelee merkittävästi viikoittain. Tehokkain ratkaisu on erillinen uuniaikataulusopimus toistuville ohjelmille - varattu hoitopaikka, joka toimii kiinteällä poljinnopeudella muiden ohjelmien tarpeesta riippumatta. Sunhingstones toteuttaa erityisiä aikatauluja kaikille yli 30 yksikköä kuukaudessa oleville autojen sarjatuotantoohjelmille.

Kysymys 4: Vaikuttaako-suunnittelu-additiiviseen-valmistukseen (DfAM) todella toimitusaikoihin?

Merkittävää kyllä. Tuen määrä määrittää suoraan tuen poistoajan, joka on vaihtelevin jälkikäsittelyvaihe. Sunhingstonesin tuotantotiedot osoittavat, että DfAM-optimoidut osat vaativat jatkuvasti 30–50 % vähemmän tuen poistoaikaa kuin perinteiset vastaavat. Tässä artikkelissa lainattu EOS/TU München -tutkimus havaitsi 3,8-kertaisen eron poistoajassa saman osan operaattoreiden välillä - DfAM vähentää sekä tuon ajan keskiarvoa että varianssia. Autoalan ohjelmissa, joissa on tiukat toimitusikkunat, DfAM-tarkistus ennen tuotannon hyväksyntää ei ole valinnainen; se on toimitusriskiä lieventävä toiminta.

Q5: Kuinka Sunhingstones takaa toimitusjaksositoumukset 3D-tulostetuille autojen metalliosille?

Sunhingstones lainaa toimitusjaksot vertailukelpoisten tuotantoohjelmien mitattujen vaiheiden keston perusteella, ei arvioituja parhaita{0}}tapauslukuja. Uunin aikataulu vahvistetaan ennen toimitussitoumuksen tekemistä yli 20 yksikön ohjelmalle. CMM-läpäisykyky arvioidaan nykyisen ohjelman kuormituksen perusteella, ja SPC-kelpoisuus suoritetaan ennen sarjajulkaisua kaikille toistuville ohjelmille. Autoalan ohjelmien oikea-aikaista-toimitussuorituskykyä seurataan 95 %:n tavoitteen mukaisesti-ajoissa ilmoitettuun toimituspäivään.

K6: Mitä minun tulee sisällyttää tarjouspyyntöön, jotta saan tarkan toimitusjaksoarvion SLM:n 3D-tulostusajoneuvojen osista?

Sisällytä tarjouspyyntöösi seuraavat: täydelliset CAD-tiedot lopullisessa tuotantogeometriassa (ei prototyyppivariantti); vaadittava pintakäsittely jokaisella toiminnallisella pinnalla; sovellettava materiaalispesifikaatio ja mahdolliset lämpökäsittelyvaatimukset; vaadittava laatudokumentaatio (CMM-raportti, materiaalitodistus, prosessipöytäkirja); vuotuinen tai kuukausittainen määrä; ja vaadittu toimitustiheys (viikoittain, kahdesti viikoittain, kuukausittain). Näiden tietojen avulla toimittaja voi tarjota toimitusjakson, joka perustuu todelliseen vaadittavaan-jälkikäsittelyjaksoon -, ei yleiseen arvioon, joka jättää huomiotta eniten aikaa vievät vaiheet.

Johtopäätös: Toimitussykli on koko prosessi, ei vain rakentaminen

Avausskenaarion ohjelmapäällikköllä ei ollut tulostusongelmia. SLM-rakennus oli nopea, tarkka ja aikataulussa. Puuttui jälki-käsittelyn työnkulku, joka oli suunniteltu vastaamaan asiakkaan tarvitsemaa toimitusjaksoa -, ja toimitusjakson tarjous, joka heijasti kunkin vaiheen todellista kulunutta aikaa, ei vain otsikon rakentamisen kestoa.

Autoteollisuuden toimitusketjuissa, joissa toimitusten tarkkuus on sopimusvelvoite ja ohitettu ikkuna aiheuttaa todellisia taloudellisia seurauksia, metallisten 3D-tulostusautojen osien toimitussykli on suunniteltava yhtä tietoisesti kuin itse osat. Tämä tarkoittaa erityistä uunikapasiteettia, DfAM-optimoitua tukigeometriaa, SPC-pätevää tarkastusta, mahdollisuuksien mukaan rinnakkaista käsittelyä ja toimitusjaksositoumuksia, jotka perustuvat mitattuihin vaihetietoihin.

Sunhingstones on osoittanut sarjatuotannossa, että toimitusjakson lyhentäminen 18 päivästä 9,2 päivään on saavutettavissa muuttamatta SLM-prosessia, seosta tai osan suunnittelua - yksinkertaisesti suunnittelemalla jälkikäsittelyn työnkulku vastaamaan autoasiakkaan vaatimuksia. Jos organisaatiosi kohtaa toimitussyklin haasteita olemassa olevan metallin 3D-tulostuspalveluohjelman kanssa tai suunnittelee uutta SLM 3D -tulostusajoneuvojen osaohjelmaa ja tarvitsee realistista sykliaikasuunnittelutukea, Sunhingstonesin tuotantoinsinööritiimi on käytettävissä auttamaan.

Viitteet ja lisätietoa

Seuraavat lähteet ilmoittivat tässä artikkelissa mainitut tiedot ja tekniset tiedot:

Fraunhofer Institute for Laser Technology (2022). Lisäainevalmistuksen toimitusten suorituskyvyn vertailu autoteollisuuden toimitusketjuissa. Fraunhofer ILT. www.ilt.fraunhofer.de/en/press/press-releases/2022-lisäaine-valmistus-automotive-benchmarking.html

Manufacturing Technology Center (2022). Lämpökäsittelyn aikataulun vaihtelu lisäainevalmistuksessa: tuotantotietojen analyysi. MTC Coventry. www.the-mtc.org/research/additive-manufacturing

Liu, Y. et ai. (2023). "Toimitussyklin hajoaminen ja jälkikäsittelyaika-analyysi-autojen lisäaineiden valmistusohjelmissa." International Journal of Production Research, 61(14), ss. 4821–4838. doi.org/10.1080/00207543.2022.2129465

EOS GmbH ja Münchenin tekninen yliopisto (2021). Operaattorin vaihtelu SLM-tuen poistamisessa: Tuotantoaikatutkimus. EOS:n tekninen raportti. www.eos.info/en/additive-valmistus/tutkimus-kehitys

Park, S. et ai. (2022). "SPC--pohjainen tarkastusstrategia lisäainevalmistuksen autokomponenteille: sykliaika ja laatutulokset." Journal of Manufacturing Systems, 64, ss. 390–401. doi.org/10.1016/j.jmsy.2022.06.018

Wohlers Associates (2023). Wohlersin raportti 2023: 3D-tulostus ja lisäainevalmistus - Globaali teollisuuden tila. Wohlers Associates. www.wohlersassociates.com/wohlers-raportti

ASTM International - ASTM F3303: Standardi lisäainevalmistukseen - Jälkikäsittelymenetelmät. www.astm.org/f3303.html

IATF 16949:2016. Laadunhallintajärjestelmävaatimukset autoteollisuudelle ja asiaankuuluville huoltoosaorganisaatioille. Kansainvälinen autoteollisuuden työryhmä. www.iatfglobaloversight.org/iatf-16949/iatf-169492016

ACEA (European Automobile Manufacturers' Association) - Position Paper on Additive Manufacturing in Automotive Supply Chains (2022). www.acea.auto/publication/position-paperi-lisäaine-valmistus

ESTA (European Smoking and Tobacco Association) - Supply Chain Traceability and Manufacturing Documentation Guidance (2023). Viitattu-alojen välisen tuotannon jäljitettävyyden kontekstiin. www.esta.org