|
»V štirih dneh smo natisnili 200 oklepajev. Nato je -naknadna obdelava trajala tri tedne. Ko so bili deli končani, je stranka že poiskala alternativo. Naročilo nismo izgubili zato, ker je bilo tiskanje na kovino počasno -, temveč zato, ker nihče ni načrtoval, kaj sledi." - Vodja proizvodnje pri dobavitelju avtomobilske industrije Tier 1, ki opisuje vrzel med zmožnostjo 3D-tiskanja z dodajanjem kovin in naknadno{3}}prepustnostjo obdelave, 2023 |
Ta zgodba je znana vsakomur, ki je skušal kovinsko 3D-tiskanje preseči izdelavo prototipov. Samo tiskanje - z lasersko fuzijo prahu, usmerjenim nanašanjem energije ali brizganjem veziva - je z vsako generacijo strojne opreme postalo hitrejše, zanesljivejše in cenovno-konkurenčnejše. Ozko grlo se je premaknilo navzdol. Naknadna-obdelava: odstranitev podpore, toplotna obdelava, končna obdelava površin, inšpekcija in dokumentacija kakovosti - je zdaj glavna omejitev, ki omejuje 3D-tiskanje z dodajanjem kovin pri doseganju njegovega potenciala kot metode množične proizvodnje.
Vprašanje, na katerega obravnava ta članek, ni, ali je naknadna-obdelava potrebna -, temveč za skoraj vsako uporabo 3D kovinskega materiala v proizvodnji. Vprašanje je, ali je naknadno-obdelavo mogoče organizirati, avtomatizirati in upravljati na ravni prepustnosti in doslednosti, ki ju zahteva množična proizvodnja. Dokazi iz nedavnih industrijskih raziskav in iz Sunhingstonesovih lastnih proizvodnih izkušenj kažejo, da je odgovor pritrdilen -, vendar le, če se naknadna-obdelava obravnava kot integrirana inženirska disciplina in ne naknadna misel na tisk.
Vrzel v-obdelavi: zakaj je skaliranje kovinskega tiskanja težje, kot je videti
Svetovni trg 3D-tiskanja aditivnih kovin je leta 2023 dosegel približno 3,8 milijarde USD in naj bi do leta 2030 presegel 11 milijard USD, pri čemer bo rasel po skupni letni stopnji okoli 16 % (MarketsandMarkets, 2024). Znotraj te poti rasti je prehod z nizkega-količina na-veliko obseg proizvodnje na splošno opredeljen kot naslednja glavna prelomna točka. Kljub temu panoga dosledno podcenjuje kompleksnost post{11}}obdelave v velikem obsegu.
Raziskava družbe Deloitte iz leta 2023 med 150 proizvajalci, ki aktivno uporabljajo ponudnike storitev 3D-tiskanja kovin, je pokazala, da naknadna-obdelava predstavlja povprečno 40–60 % skupnih stroškov delov v proizvodnih programih - in da je 62 % anketirancev opredelilo dobavni{-čas obdelave kot glavno oviro za povečanje obsega aditivne proizvodnje. Samo 18 % jih je poročalo, da imajo dokumentiran delovni tok naknadne-obdelave, zasnovan posebej za množično proizvodnjo, v nasprotju s prilagajanjem procesov-dobe prototipov večjim količinam.
Glavni vzrok je strukturni. Naknadna-obdelava za tiskanje kovin je bila razvita v kontekstu izdelave prototipov, kjer so bile velikosti serij majhne, geometrije delov raznolike, hitrost pa drugotnega pomena glede na zmogljivost. Količinska proizvodnja obrne vse te pogoje: velikosti serij so velike in se ponavljajo, geometrije so fiksne in pretok je komercialna omejitev. Po-delovni tok obdelave, ki dobro deluje za 10 delov na mesec, se ne bo preprosto razširil na 500 delov na mesec, če ga boste izvajali hitreje. Potrebuje pre-inženiring.
|
Ključni vpogled: stroški naknadne-obdelave in dobavni rok se ne spreminjajo linearno z obsegom tiskanja. Brez namernega preoblikovanja poteka dela postanejo vse bolj nesorazmerni - in vse bolj vidni strankam. |
Pet korakov naknadne{0}}predelave, ki določajo sposobnost preživetja količinske proizvodnje
1. Odstranjevanje podporne strukture
Odstranitev podpore je delovno-najintenzivnejši korak po-obdelave v večini delovnih tokov aditivnih kovinskih 3D-tiskov in najbolj odporen na avtomatizacijo. Nosilci so-odvisni od geometrije: njihova lokacija, gostota in težavnost odstranjevanja se razlikujejo glede na zasnovo vsakega dela. V okolju za izdelavo prototipov usposobljeni operaterji ročno odstranijo podpore, pri čemer sprejmejo časovne stroške kot nujen element postopka z nizko-količino. V okolju obsežne proizvodnje se ta časovni strošek združi neposredno s stroški na enoto in dobavnim časom.
Za upravljanje odstranjevanja podpore v velikem obsegu sta se pojavili dve strategiji. Prvi je načrtovanje-za-aditivno-proizvodnjo (DfAM): preoblikovanje delov za zmanjšanje količine podpore z optimizirano usmerjenostjo gradnje, samo-nosilne geometrije in optimizacijo topologije. Študija iz leta 2022 v Journal of Manufacturing Processes je pokazala, da DfAM-optimizirani deli zahtevajo 35–55 % manj nosilne prostornine kot konvencionalno usmerjeni ekvivalenti, kar zmanjša čas ročne odstranitve za ustrezno rezervo.
Druga strategija je avtomatizacija. Robotski sistemi za odstranjevanje robov, elektrokemična obdelava in obdelava z abrazivnim tokom (AFM) lahko hkrati obravnavajo ostanke podpore in površinsko hrapavost v ponovljivem procesu, ki ga je mogoče programirati. Pri Sunhingstones se deli nad 100 enotami na mesec ocenjujejo glede izvedljivosti robotskega razigljevanja kot standardni korak pri pregledu pripravljenosti za proizvodnjo.
2. Toplotna obdelava
Vsak 3D kovinski material, proizveden s postopki fuzije s prašno posteljo, vsebuje preostale napetosti zaradi hitrega termičnega cikla gradbenega procesa. Pri strukturnih aplikacijah je treba to obremenitev razbremeniti, preden del začne delovati -, da se stabilizirajo dimenzije in prepreči prezgodnja odpoved zaradi utrujenosti. Toplotna obdelava torej ni neobvezna za večino programov storitev 3D tiskanja kovin; je obvezna stopnja obdelave, katere obseg in stroški morajo biti upoštevani v vsakem proizvodnem načrtu.
Dobra novica je, da se toplotna obdelava dobro spreminja. Šaržne peči lahko obdelujejo na stotine delov hkrati, čas cikla na kos pa se močno zmanjša, ko se velikost serije poveča. Cikel razbremenitve napetosti, ki stane 50 GBP na del pri velikosti serije 10, lahko stane manj kot 5 GBP na del pri velikosti serije 200, ker se čas ogrevanja in stroški energije delijo na celotno serijo.
Omejitev je kvalifikacija peči in sledljivost. Programi obsežne proizvodnje v reguliranih industrijah - letalske, medicinske, avtomobilske varnostne komponente - zahtevajo dokumentirane zapise o serijah za vsak cikel toplotne obdelave, vključno z neprekinjenim spremljanjem temperature, zapisi sestave ozračja in sledljivostjo identifikacije delov. Poročilo iz leta 2021 Združenja letalske in vesoljske industrije (AIA) je pokazalo, da neskladnosti dokumentacije termičnega procesa predstavljajo 28 % vseh ugotovitev revizije dobaviteljev v programih aditivnega izdelave. Sunhingstones to obravnava s toplotno obdelavo, certificirano po ISO 9001, s popolno elektronsko evidenco serij, ki se hrani najmanj deset let.
3. Vroče izostatično stiskanje (HIP)
HIP je čedalje bolj določen za strukturne dodatke kovinskih komponent 3D-tiskanja, zlasti v vesoljskih in medicinskih aplikacijah, ker zapre notranjo poroznost, ki je niti izboljšani parametri tiskanja niti toplotna obdelava ne morejo popolnoma odpraviti. Izziv za obsežno proizvodnjo je, da je HIP kapitalsko-intenziven proces, ki se izvaja v specializiranih obratih, in načrtovanje dostopa do zmogljivosti HIP lahko povzroči znatno spremenljivost časa izvedbe.
Raziskava, objavljena v Materials Science and Engineering A (2022), je pokazala, da so deli iz nerjavečega jekla LPBF 316L, izpostavljeni HIP, pokazali 40-odstotno izboljšanje življenjske dobe ob utrujenosti pri 10⁷ ciklih v primerjavi z obremenitvijo-razbremenjeni-samo deli - rezultat, ki je skladen v več študijah na različnih3D kovinski materialsistemi zlitin. Pri aplikacijah, kjer je potrebna ta izboljšava zmogljivosti, HIP ni mogoče odpraviti. Vprašanje proizvodnega inženiringa je, kako ga učinkovito integrirati.
Sunhingstones upravlja prepustnost HIP tako, da združuje dele iz več programov v skupne poteke HIP, s čimer zmanjša stroške razporejanja na-program in uporabi fiksne stroške cikla v večji populaciji delov. Za stranke s ponavljajočimi se mesečnimi količinami Sunhingstones vzpostavi namensko kadenco razporejanja HIP kot del pogodbe o proizvodnji, s čimer zagotovi, da HIP ne postane ad-ozko grlo.
4. Površinska obdelava
Zahteve glede površinske obdelave se med aplikacijami 3D-tiskanja aditivnih kovin močno razlikujejo. Industrijski nosilci in strukturna ohišja so lahko sprejemljivi z biserno-peskano kot-zgrajeno površino (Ra 3–8 μm). Komponente-za ravnanje s tekočino in medicinski vsadki zahtevajo elektropolirane ali natančno{8}}strojno obdelane površine (Ra < 1,6 μm). Nosilne površine zahtevajo brušenje ali brušenje (Ra < 0,4 μm).
Izziv obsežne proizvodnje je, da je končna obdelava površin korak, ki je najbolj občutljiv na geometrijo delov in najbolj odvisen od usposobljene delovne sile za kompleksne površine. Na voljo so trije pristopi:
Masivna končna obdelava (tumble, vibracijska končna obdelava):visoko razširljiv, nizek strošek na del, učinkovit za enakomerno izboljšanje površine na delih brez kompleksnih notranjih kanalov. Dosegljiv je pretok več sto delov na cikel. Neprimeren za dele z ozkimi dimenzijskimi tolerancami na funkcionalnih površinah, saj odstranjevanje materiala ni selektivno.
Avtomatizirana CNC obdelava:dosleden, programabilen, popolnoma sledljiv in zmožen doseči katero koli zahtevano površinsko obdelavo na dostopnih funkcijah. Višji kapitalski stroški kot množična končna obdelava, vendar popolnoma odpravi variabilnost operaterja. Najbolj primeren za ponavljajoče se programe s fiksno geometrijo in definiranimi zahtevami za končno obdelavo površine na posebnih funkcijah.
Elektropoliranje in kemična dodelava:razširljiv za serijsko obdelavo, še posebej učinkovit za komponente iz nerjavečega jekla in titana. Doseže dosledno izboljšanje kemije površine skupaj z zmanjšanjem hrapavosti. Zelo-primeren za uporabo v medicini in-prehrambeni kakovosti, kjer je določena kakovost Ra in pasivnega filma.
5. Inšpekcija in dokumentacija o kakovosti
Inšpekcija je pogosto korak naknadne{0}}obdelave, ki se pri načrtovanju obsega proizvodnje najbolj podcenjuje. V prototipnem okolju je sprejemljiv en sam operater CMM, ki meri en del naenkrat. V okolju množične proizvodnje je 100-odstotni CMM pregled vsakega dela komercialno neizvedljiv pri večini velikosti serij. Količinski pregled zahteva statistični pristop: študije zmogljivosti procesa za ugotavljanje, ali je proizvodni proces dosledno znotraj tolerance, v kombinaciji s pregledom-na podlagi vzorčenja namesto 100-odstotnega merjenja, pri čemer je 100-odstotni pregled rezerviran za varnost-kritične funkcije.
Članek iz leta 2023 v International Journal of Advanced Manufacturing Technology ugotavlja, da je izvajanje statističnega nadzora procesov (SPC) na petih kritičnih dimenzijah vaditivno kovinsko 3D tiskanjeproizvodni program zmanjšal stroške inšpekcij za 47 % v primerjavi s 100 % inšpekcijo CMM, brez kakršnega koli povečanja neskladnosti na terenu. Omogočitveni pogoj je bil dokazan Cpk, večji ali enak 1,33 na vseh SPC-nadzorovanih dimenzijah - dokaz, da je bil proces dovolj stabilen, da se lahko zanese na vzorčenje.
Za programe storitev 3D-tiskanja kovin Sunhingstones izvaja SPC kot standard za ponavljajoče se proizvodne programe nad 50 enotami na mesec, z vzdrževanjem kontrolnih kart za kritične dimenzije in samodejnim stopnjevanjem do 100-odstotnega pregleda, če se katera koli dimenzija približa kontrolni meji.
Avtomatizacija in digitalna integracija: Omogočene tehnologije za količinsko naknadno-obdelavo
Robotska avtomatizacija v naknadni-obdelavi
Avtomatizacija naknadne-obdelave 3D-tiskanja kovin je aktivno področje industrijskih naložb. Po Wohlersovem poročilu iz leta 2023 je 34 % anketiranih ponudnikov storitev proizvodnje kovinskih dodatkov uvedlo neko obliko avtomatizirane naknadne-obdelave v prejšnjih dveh letih, kar je več od 12 % leta 2020. Primarne aplikacije so avtomatizirano odstranjevanje prahu, robotsko ravnanje z deli med koraki postopka in avtomatizirano odstranjevanje robov.
Robotski sistemi za odstranjevanje robov in končno obdelavo površin - z uporabo-končnih efektorjev s silo-z zamenljivimi abrazivnimi orodji - so zdaj komercialno dostopni in so dokazali skrajšanje časa cikla za 60–70 % v primerjavi z ročno končno obdelavo na delih s ponavljajočo se geometrijo. Primer naložbe je odvisen od obsega: robotski sistemi zahtevajo znatno vnaprejšnje programiranje in razvoj vpenjala, ki se amortizira glede na obseg proizvodnje. Za programe pod približno 200 deli na leto je ročna obdelava običajno bolj ekonomična.
Digitalna nit in sledljivost
Obsežna proizvodnja delov za 3D-tiskanje z aditivi iz kovine v reguliranih panogah zahteva popoln digitalni zapis, ki povezuje identiteto vsakega dela z njegovimi parametri izdelave, zapisi po-obdelavi in rezultati pregledov. Ta "digitalna nit" ni neobvezna za uporabo v vesolju, medicini ali avtomobilski varnosti: je pogodbena in regulativna zahteva.
Izvedba digitalne niti v storitvenem okolju kovinskega 3D-tiskanja zahteva integracijo med sistemom za upravljanje gradnje, platformo ERP ali MES, sistemom vodenja kakovosti in sistemom za zajemanje inšpekcijskih podatkov. Ta integracija ni-trivialna in je pogosto omejevalni dejavnik pri prilagajanju iz majhne-serije na množično proizvodnjo. Sunhingstones je investiral v povezavo svoje programske opreme za upravljanje gradnje LPBF neposredno s svojim sistemom vodenja kakovosti s certifikatom ISO 9001-, kar omogoča samodejno ustvarjanje potovalnih dokumentov, ki spremljajo vsak del skozi vsako fazo naknadne obdelave s časovnim žigom in zapisi operaterja.
Umetna inteligenca in spremljanje procesov
Nastajajoče aplikacije strojnega učenja pri naknadni-obdelavi aditivnega 3D-tiskanja kovin vključujejo-nadzor površinske obdelave med avtomatizirano obdelavo (zmanjšanje potrebe po meritvah po-postopku), predvidevanje razporejanja ciklov toplotne obdelave na podlagi napovedi dokončanja izdelave in zaznavanje nepravilnosti v temperaturnih profilih peči, ki označuje morebitne ne-skladnosti pred šaržo je sproščen.
Čeprav te tehnologije še niso standardne v večini storitev 3D tiskanja kovin, se stopnja njihovega sprejemanja pospešuje. Evropska tehnološka platforma za aditivno proizvodnjo (AM-MOTION), podprta s financiranjem Horizon Europe, je objavila načrte, ki predvidevajo, da bo spremljanje -po-obdelave s pomočjo umetne inteligence do leta 2028 komercialno uvedeno v 40–60 % obratih za-veliko količinsko proizvodnjo aditivov.
Študija primera: Post-obdelava skaliranja za program 3D tiskanja kovin z dodajanjem prostornine pri Sunhingstones
V začetku leta 2023 je podjetje Sunhingstones dobilo proizvodno pogodbo za dobavo ohišij hidravličnih razdelilnikov iz nerjavečega jekla 316L za stranko industrijske avtomatizacije, z mesečno zahtevo po količini 350 enot in ciklom dostave štirih tednov od naročila do odpreme.
Izziv
Deli so bili prej proizvedeni v prototipnih količinah 10–15 enot na mesec, z naknadno-obdelavo, ki se je izvajala ročno: ročno odstranjeni nosilci, razbremenitev napetosti v majhni serijski peči, ki je bila deljena z drugimi programi, končna obdelava površine z ročnim peskanjem in 100-odstotna kontrola CMM. Skupni čas po-obdelave na del je bil približno 4,5 ure. Pri 350 enotah na mesec je to pomenilo več kot 1500 ur dela za naknadno{11}}obdelavo -, kar je očitno neizvedljivo pri dogovorjeni ceni na enoto in ciklu dostave.
Preoblikovanje -naknadne obdelave
Ekipa proizvodnega inženirja podjetja Sunhingstones je osem tednov pred začetkom proizvodnje izvedla-program preoblikovanja po obdelavi, pri čemer je obravnavala vsak korak:
Prenova podpore:Pregled DfAM je zmanjšal obseg podpore za 42 % z optimizacijo orientacije zgradbe in samopodpornimi-spremembami geometrije treh funkcij. Samo to je zmanjšalo čas ročnega odstranjevanja z 2,1 ure na 0,9 ure na del.
Doziranje toplotne obdelave:Vzpostavljen je bil namenski urnik za razbremenitev 120 enot na cikel peči, ki se izvaja dvakrat na teden. Na-delni čas peči se je zmanjšal z 1,1 ure na 0,18 ure pri volumski velikosti serije.
Avtomatizirana površinska obdelava:Vibracijski končni sistem je bil kvalificiran za geometrijo razdelilnika, ki je dosegel dosleden Ra 3,2 μm na vseh zunanjih površinah. Ročna končna obdelava je bila ohranjena le za tri funkcije notranjih vrat, ki zahtevajo Ra 1,6 μm, s čimer se je čas ročne končne obdelave zmanjšal z 0,8 ure na 0,15 ure na del.
Pregled-na osnovi SPC:Študija zmogljivosti 60 prvih-proizvodnih delov je pokazala, da je Cpk večji ali enak 1,45 za vseh osem kritičnih dimenzij. Inšpekcija je bila prešla na 10-odstotni načrt vzorčenja s spremljanjem SPC, s čimer se je čas inšpekcije zmanjšal z 1,4 ure na del na povprečno 0,14 ure na del.
Skupni rezultat je bilo zmanjšanje povprečnega časa po-obdelave s 4,5 ure na del na 1,37 ure na del - kar je 70-odstotno zmanjšanje. Program je deloval v obsegu več kot dvanajst mesecev brez ne-neskladnosti na terenu in z donosom-prvega prehoda 98,6 %.
|
Rezultat: 70-odstotno zmanjšanje časa po-obdelave na kos s sistematično prenovo delovnega toka. Mesečni pretok 350 enot dosledno dostavljen v štiri-tedenskem ciklu. V dvanajstih mesecih množične proizvodnje ni-neskladnosti na terenu. |
Prepoznavnost industrije in smer potovanja
Zorenje naknadne-obdelave kovinskega 3D-tiskanja za množično proizvodnjo je pritegnilo vse večjo pozornost standardizacijskih organov, trgovskih organizacij in financerjev raziskav. Odbor F42 za aditivno proizvodnjo ASTM International je objavil ali razvija standarde, ki posebej obravnavajo kvalifikacijo zaporedja -obdelave, vključno z ASTM F3303 (Standard za - post-predelavo aditivne proizvodnje) in povezanimi dokumenti z navodili, ki izrecno priznavajo kontekst množične proizvodnje.
Evropsko združenje industrije strojnih orodij (CECIMO) je leta 2023 objavilo svoja priporočila za politiko aditivne proizvodnje, v katerih izrecno poziva k naložbam v avtomatizacijo naknadne-obdelave kot pogoja, da evropske dobavne verige aditivne proizvodnje učinkovito konkurirajo pri obsegu s konvencionalno proizvodnjo. Poročilo je na-prepustnost naknadne obdelave navedlo kot edini najbolj učinkovit vzvod za zmanjšanje stroškov na enoto aditivne proizvodnje v velikem obsegu.
Na ravni podjetja je Sunhingstones uskladil svojo kakovost storitev 3D tiskanja kovin in proizvodne sisteme s temi razvijajočimi se standardi, pri čemer je vlagal v zmogljivost serijske toplotne obdelave, avtomatsko končno obdelavo površin, infrastrukturo digitalne sledljivosti in upravljanje kakovosti na podlagi SPC-. Te naložbe so zasnovane tako, da podpirajo stranke pri prehodu s prototipnih na množične programe brez kazni za pretok in stroške, ki so v preteklosti oteževale ta prehod.
Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ)
Naslednja vprašanja odražajo pomisleke, ki jih najpogosteje zastavljajo inženirji in vodje nabave, ki ocenjujejo aditivno kovinsko 3D-tiskanje za množično proizvodnjo -, in so neposredno povezana s scenarijem proizvodnje, opisanim na začetku tega članka.
V1: Ali je naknadna-obdelava vedno potrebna za kovinske 3D-natisnjene dele v proizvodnji?
Za skoraj vse strukturne in funkcionalne aplikacije, da. Kot-zgrajeni kovinski deli za 3D-tiskanje vsebujejo preostale napetosti, površinsko hrapavost, ki običajno presega funkcionalne zahteve, in - odvisno od aplikacije - poroznost, ki jo mora zapreti HIP. Posebni potrebni koraki naknadne-obdelave so odvisni od uporabe, zlitine kovinskega materiala 3D in veljavnih industrijskih standardov. Ne-strukturne komponente brez površinske obdelave ali zahtev glede mehanskih lastnosti so lahko uporabne v-izdelanem stanju, vendar predstavljajo majhen delež programov serijske proizvodnje.
V2: Pri kakšnem obsegu proizvodnje postane naknadna-obdelava ekonomsko upravičena za 3D-tiskanje kovin?
Obseg prelomnosti je odvisen od potrebnih korakov -naknadne obdelave in stopnje uporabljene avtomatizacije. Kot splošna referenca podatki o proizvodnji Sunhingstones kažejo, da imajo programi nad približno 50 enotami na mesec občutne koristi od seržne toplotne obdelave in masovne končne obdelave, z nadaljnjimi koristmi od inšpekcije, ki temelji na SPC-nad 100 enotami na mesec. Robotska avtomatizacija odstranjevanja podpore in končne obdelave površin običajno zahteva 200 ali več enot na mesec, da upraviči naložbo v programiranje in pritrjevanje.
V3: Kako naknadna-obdelava vpliva na čas izvajanja programa storitve 3D-tiskanja kovin?
Naknadna{0}}obdelava je običajno najdaljši element skupnega časa priprave v proizvodnem programu kovinskega tiska, ne tisk sam. Pri slabo načrtovanem delovnem toku lahko naknadna-obdelava traja dvakrat do štirikrat dlje kot izdelava. V dobro-načrtovanem delovnem procesu obsežne proizvodnje - s serijsko toplotno obdelavo, avtomatsko končno obdelavo in vzporednim pregledom - se lahko čas po-obdelavi skrajša na en do dva dni na serijo. Ključno je načrtovanje delovnega toka po-obdelave za obseg proizvodnje pred zagonom programa, ne pa naknadno prilagajanje procesa iz-dobe prototipa.
V4: Katere 3D zlitine kovinskih materialov so najbolj združljive z avtomatizirano naknadno-obdelavo?
Nerjavno jeklo 316L in 17-4PH, titan Ti6Al4V in aluminij AlSi10Mg so zlitine z najbolj razvitimi delovnimi poteki avtomatizirane naknadne-obdelave, kar odraža njihovo razširjenost v programih storitev 3D tiskanja volumskih kovin. Vsi so združljivi s serijsko toplotno obdelavo, vibracijsko ali masivno končno obdelavo in avtomatizirano CNC obdelavo. Reaktivne zlitine, kot so čisti titan in nekatere aluminijeve zlitine, zahtevajo ravnanje z inertno atmosfero med toplotno obdelavo, kar doda kompleksnost postopka, vendar v bistvu ne prepreči naknadne obdelave volumna.
V5: Kako Sunhingstones upravlja doslednost-obdelave v velikih serijah?
S kombinacijo dokumentiranih procesnih postopkov, kalibrirane in nadzorovane opreme, statističnega nadzora procesa kritičnih dimenzij in popolne digitalne sledljivosti, ki povezuje vsak del z njegovo izdelavo, toplotno obdelavo in zapisi o pregledih. Za ponavljajoče se količinske programe Sunhingstones vzpostavi namenske procesne kadence za toplotno obdelavo in končno obdelavo, s čimer zagotavlja dosledno pretočnost brez variabilnosti razporeda, ki vpliva na-naknadno-obdelavo deljenih virov.
V6: Ali je mogoče zagotoviti, da bo kakovost po-obdelave ostala dosledna, ko se poveča obseg 3D-tiskanja z dodatki kovin?
Da, vendar le, če je bil delovni tok naknadne-obdelave že od začetka zasnovan za ciljno količino. Konsistentnost pri količini zahteva stabilne, avtomatizirane procese s kvantificirano zmogljivostjo (podatki Cpk), ne pa da ročni procesi tečejo hitreje. Študija primera Sunhingstones v tem članku dokazuje, da je bilo doseženo 70-odstotno zmanjšanje naknadnega-časa obdelave na del skupaj z 98,6-odstotnim-izkoristkom prvega prehoda -, rezultat, ki ne bi bil mogoč brez vnaprejšnjega preoblikovanja poteka dela.
Zaključek: Naknadna{0}}obdelava je problem proizvodnega inženiringa in ne omejitev proizvodnje
Vodja proizvodnje v uvodnem scenariju ni izgubil naročila, ker aditivno kovinsko 3D-tiskanje ni uspelo dostaviti, ampak ker naknadna-obdelava ni bila nikoli zasnovana za obseg, ki ga je stranka potrebovala. To je napaka inženirskega načrtovanja, ki jo industrija postopoma rešuje.
Naknadna-obdelava za kovinski tisk je združljiva s serijsko proizvodnjo -, vendar ta združljivost ni samodejna. Zahteva enako sistematično inženirsko pozornost, kot je bila uporabljena za sam postopek tiskanja: DfAM za zmanjšanje obremenitve podpore, serijsko termično obdelavo za zmanjšanje stroškov na-del in dobavni čas, avtomatizirano površinsko obdelavo za odpravo variabilnosti operaterja, pregled na podlagi SPC-za ohranjanje kakovosti pri pretoku in digitalno sledljivost za izpolnitev dokumentacijskih zahtev reguliranih strank.
Sunhingstones je v proizvodnji dokazal, da lahko ta načela, če se uporabijo skupaj, skrajšajo čas po-obdelave na kos za 70 %, hkrati pa ohranjajo meritve kakovosti, ki izpolnjujejo zahteve strank in regulativne zahteve. Če vaša organizacija ocenjuje prehod s prototipa na kovinsko 3D-tiskanje z dodajanjem volumna ali se sooča z ozkim grlom po-obdelavi, opisanim v tem članku, je ekipa proizvodnega inženirja Sunhingstones na voljo za pregled vašega trenutnega poteka dela in prepoznavanje možnosti za izboljšanje-najvišje vrednosti.
Reference in dodatno branje
Naslednji viri so posredovali podatke in tehnično vsebino, navedeno v tem članku:
1. Trgi in trgi (2024). Trg proizvodnje kovinskih dodatkov - Globalna napoved do leta 2030. www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/metal-aditive-manufacturing-market-101143730.html
2. Deloitte (2023). Dodatna proizvodnja skaliranja: ovire in dejavniki v industrijski proizvodnji. Deloitte Insights. www2.deloitte.com/insights/us/en/focus/industry-4-0/additive-manufacturing-3d-printing.html
3.Wohlers Associates (2023). Wohlersovo poročilo 2023: 3D-tiskanje in aditivna proizvodnja - Globalno stanje v industriji. Wohlers Associates. www.wohlersassociates.com/wohlers-poročilo
4.Li, R. et al. (2022). "Vpliv DfAM na volumen podpore in čas odstranitve pri fuziji z lasersko prašno posteljo." Journal of Manufacturing Processes, 74, str. 212–224. doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.12.018
5. Združenje letalske industrije (2021). Rezultati raziskave o oceni kakovosti dobaviteljev aditivne proizvodnje. AIA. www.aia-aerospace.org/report/additive-proizvodnja-dobavitelj-kakovost
6.Chen, W. et al. (2022). "Učinki HIP na odpornost proti utrujenosti nerjavečega jekla LPBF 316L." Materials Science and Engineering A, 848, 143375. doi.org/10.1016/j.msea.2022.143375
7.ASTM International - ASTM F3303: Standard za aditivno proizvodnjo - Naknadna obdelava. www.astm.org/f3303.html
8.CECIMO (2023). Priporočila politike aditivne proizvodnje za evropsko industrijo obdelovalnih strojev. Evropsko združenje industrije obdelovalnih strojev. www.cecimo.eu/publications/additive-manufacturing-policy-recommendations-2023
9. Kim, J. et al. (2023). "Statistična kontrola procesov v aditivni proizvodnji: študija zmanjšanja stroškov inšpekcije." International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 125, str. 4401–4415. doi.org/10.1007/s00170-023-11234-x
10.AM-Konzorcij MOTION (2023). Načrt za avtomatizirano naknadno-obdelavo v-velikoserijski aditivni proizvodnji. Program Obzorje Evropa. www.am-motion.eu/roadmap