CNC обработка Бързо прототипиране: Когато скоростта има значение и частта трябва действително да работи
Вашият машинен инженер завършва CAD модела в петък. Прегледът на продукта е след три седмици. Имате нужда от функционален алуминиев корпус - от реален материал, реални допуски, резби, които действително се захващат - за тестване на годността, валидиране на монтажните хлабини и влизане на тази среща с нещо, което можете да подадете на масата.
Това е сценарият, при който Бързо прототипиране на CNC обработкапечели мястото си. Не всеки прототип се нуждае от него. Но когато частта трябва да работи като производствен компонент - да издържи толерантност, да поеме натоварване, да издържи на термичен цикъл, да се побере в сглобка със закупен-хардуер - 3D-отпечатан заместител няма да ви даде данните, от които се нуждаете. Имате нужда от част, изрязана от действителния материал, до действителната спецификация.
Грешката, която повечето продуктови екипи правят на този етап, не е да изберат грешен процес. Не се мисли ясно за какво всъщност служи прототипът. Първо отговорете на този въпрос и изборът на процеса следва логично.
Какво всъщност означава CNC бързото прототипиране на практика
Бързо прототипиране на CNC обработкане е отделна категория услуги със специално оборудване. Това е стандартна CNC обработка - фрезоване, струговане, швейцарско струговане -, изпълнено с кратко-планиране на опашка, оптимизирана настройка за единични или малки-количества и преглед на процеса, който улавя проблемите с DFM преди началото на рязането, а не след това.
„Бързата“ част идва от две неща: липса на време за изготвяне на инструментална екипировка (за разлика от леенето под налягане или леенето под налягане, CNC започва от CAD файл и блок материал) и приоритизиране на цеха, което получава прототипни задания през опашката за дни, а не за седмици.
За обикновена алуминиева част - корпус, скоба, колекторен блок - обикновено можем да преминем от потвърден CAD файл до изпратена част за 3 до 5 работни дни. Сложната геометрия, строги толеранси на множество характеристики или материали като титан разширяват това. Но за частите, от които повечето екипи за разработване на продукти действително се нуждаят на етапа на валидиране, времевата линия е наистина кратка.
Нещото, което най-постоянно забавя работата на прототипа, не е машинното време. Има проблеми с чертежа - непълни обозначения на толеранса, липсващи спецификации за повърхностно покритие, обозначения на резба без обозначения за клас или дебелини на стените, които не могат да се задържат в определения материал. Прегледът на DFM преди започване на работата добавя няколко часа. Улавянето на проблем с фиксирането след изрязването на първата част добавя дни.
CNC обработка на прототипи срещу 3D печат: Използвайте правилния инструмент
Дебатът междуCNC прототипна обработка срещу 3D печатима директен отговор, след като сте наясно какво трябва да прави прототипът. Нито един процес не печели универсално. Те отговарят на различни въпроси.
| Критерии за оценка | CNC обработка | Метален 3D печат (DMLS/SLM) | Пластмасов 3D печат (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| Свойства на материала | Производствен-еквивалент | Почти-производство (известна анизотропия) | Значително по-слаб от производството |
| Толерантност на размерите | ±0,005–0,02 mm стандарт | ±0,05–0,1 mm типично | ±0,1–0,3 mm типично |
| Повърхностно покритие (как-изградено) | Ra 0,8–3,2 µm | Ra 5–15µm (изисква последваща-обработка) | Ra 5–50 µm в зависимост от процеса |
| Време за изпълнение (1–5 части) | 3–7 дни | 5–14 дни (включително последваща-обработка) | 1–3 дни |
| Цена за проста метална част | Среден | високо | ниско |
| Най-доброто за | Функционално валидиране, проверки за годност, производствено{0}}представително тестване | Сложна вътрешна геометрия, топология-оптимизирани структури | Визуални модели, ранни проверки на форма/годност, не-натоварване-носещи |
| Резби, отвори с резба | Роден - изрязан директно | Изисква пост{0}}обработка | Изисква вложки или пост{0}}обработка |
| Скорост на итерация на дизайна | По-бавно (всяка смяна ре-машини) | Среден | бързо |
Честната преценка: за прототипи, които ще бъдат подложени на функционално тестване - натоварване при напрежение, термичен цикъл, сглобяване с производствен хардуер, образци за подаване на нормативни изисквания - CNC е почти винаги правилното решение за метални части. Свойствата на материала са производствени-еквивалентни, защото режете от същия прътов материал, който ще използва производственият цикъл. 3D-отпечатаната метална част има микроструктурни разлики от кованите материали, които имат значение, когато частта е под натоварване.
За ранен-проверки на формата и пасването, където просто потвърждавате, че формата има смисъл и концепцията за сглобяване работи, пластмасовият 3D печат е по-бърз, по-евтин и напълно подходящ. Грешката е използването му след този етап, когато данните за прототипа трябва да представят производствената производителност.
Когато времето за изпълнение на CNC Rapid Prototyping се компресира - и когато не
Бързо време за изпълнение на CNC обработка на прототипиима реални ограничения и разбирането им ви помага да планирате около тях, вместо да се изненадате.
| Фактор | Ефект върху времето за доставка | Какво можете да направите |
|---|---|---|
| Сложност на частта (брой настройки) | Всяка допълнителна настройка добавя 0,5–1 ден | Дизайн за минимални настройки; обсъдете стратегията за фиксиране предварително |
| Материална наличност | Екзотичните сплави (титан, инконел) може да се нуждаят от 2–3 дни доставка | Потвърдете запасите от материали, преди да потвърдите графика |
| Стегнатост на толеранса | Характеристиките под-±0,01 mm изискват по-бавни срезове и проверка на CMM за всяка-функция | Отбележете изрично характеристиките на тесната{0}}толерантност; не покривайте-нанесете ±0,005 мм |
| Пълнота на чертежа | Непълните разпечатки задействат DFM въпроси, които спират заданието | Изпратете пълен печат с всички надписи; 2D + 3D модел |
| Пост{0}}обработка (анодизиране, покритие) | Добавя 2–5 дни в зависимост от процеса и доставчика | Потвърдете дали е необходим завършек за прототипа или само за производствения цикъл |
| Количество | 1–3 части: минимално въздействие върху опашката. 20+ части: график като малка производствена серия | Бъдете ясни в RFQ дали това е производство на прототип или мост |
Един детайл, който хваща клиентите неподготвени: последващата-обработка на повърхността често е по различен график от машинната обработка. Част, която машините след два дни могат да чакат за анодиране още три. Ако вашият прототип функционално не се нуждае от анодизирано покритие -, вие тествате механично прилягане, а не устойчивост на корозия или козметика - посочете „като-машинно обработено“ и спестете време. Отбелязваме това по време на офертите за всяка работа, за която се прилага.
Материали за CNC прототипни части: Какво всъщност определят инженерите
Изборът на материал на етап прототип трябва да съответства на това, от което ще бъде направена производствената част. Използването на алуминий 6061 за прототип на част, която в крайна сметка ще бъде 7075, ви дава подвеждащи данни за твърдост и якост. Използването на неръждаема стомана 304 за прототип на медицински компонент 316L ви дава различно корозионно поведение при вашите тестове за валидиране.
Въпреки това, най-често прототипните материали замалък обем CNC прототипни частив индустриите, които обслужваме:
Алуминий 6061-T6- по подразбиране за повечето механични корпуси, скоби и структурни компоненти. Бързо за обработка, добра стабилност на размерите, понася добре анодиране. Ако производствената част също е 6061, това е чист прототип като-за-подобен.
Алуминий 7075-T6-, когато производствената част се нуждае от по-висока якост. Малко по-труден за обработка от 6061, подобно време за изпълнение. Посочете кога товароносимостта на прототипа-е от значение.
Неръждаема стомана 316L- стандарт за компоненти на медицински устройства, части-в контакт с течност и всичко, което попада в корозивна среда. Отнема повече време за обработка от алуминий; бюджет за допълнителен ден.
Титан Ti-6Al-4V- космически и медицински приложения, където съотношението-към-тегло е критично. Обработва се значително по-бавно от стоманата. Титанов прототип, който ще отнеме два дни в алуминий, обикновено ще отнеме четири до пет. Разликата в цената е реална -, но ако вашият валидиращ тест включва натоварване, умора или биосъвместимост, няма заместител.
Месинг C360- конектори, тела на клапани, фитинги с резба. Обработва се бързо, поддържа добре строги допуски.
CNC прототипни части в малък обем: Фактори за разходите, които трябва да разбирате
Ниска цена на CNC прототипни частиповече на единица от производствените части по причини, които са предвидими и си струва да се разберат -, а не просто да се приеме като даденост.
Цената за настройка е най-големият двигател. Програмирането на траекторията на CAM инструмента, фиксирането на частта и изпълнението на пробно рязане отнема приблизително същото време, независимо дали правите една част или петдесет. При производствена серия от 50 части тази цена за настройка се амортизира до малка част от единичната цена. При прототип от 3 части той доминира.
Машинното време е вторият двигател. CNC машините работят с $50–$100+ на час за 5-осно оборудване. Част, която отнема 90 минути машинно време при $80/час, допринася с $120 за единичната цена, преди да се вземат предвид материалите, инструментите и проверката.
Материалните отпадъци са реални, но често преувеличени. Алуминиев блок с размери 100 mm × 100 mm × 50 mm може да даде част, която тежи 200 g - останалото са чипове. Цената на материала за чиповете е истинска цена, но при алуминия тя рядко е доминиращият фактор.
Разходите за инспекция на прототипните части обикновено са по-високи, отколкото на производствените части -, тъй като първият артикул от ново задание изисква пълна проверка на размерите спрямо всяко изявление за печат, а не статистическа извадка. За регулираните индустрии (медицинска, космическа) пакетът за инспекция сам по себе си е резултат.
Ако бюджетът на вашия прототип е ограничен, двата най-ефективни лоста са: опростете геометрията, за да намалите машинното време и броя на настройките, и попитайте изрично дали е необходима крайната спецификация за тази фаза. И двете са решения за проектиране и планиране, а не решения за преговори с доставчик.
Как MID Precision се справя с работата на прототипа
Изпълняваме прототипна и-производствена работа като определен сервизен път -, а не като остатъци, пресовани между големи производствени серии. Работните места за прототипи в MID получават преглед от DFM, преди офертата да излезе. Този преглед обхваща толеранси, които надвишават това, което геометрията поддържа, дебелини на стените, които ще причинят проблеми с фиксирането, спецификации на резби, които се нуждаят от класови обозначения, и всякакви функции, при които малка корекция на дизайна би намалила значително разходите или риска.
При скорошна работа - пневматичен колекторен блок 6061-T6 с осем порта M5 и толеранс на отвора ±0,01 mm на централното легло на клапана - прегледът на DFM установи, че две от позициите на портовете ще изискват четвърта настройка, която не беше очевидна от 3D модела. Отбелязахме го преди рязане, клиентът измести една позиция на порта с 2 mm в CAD и работата се изпълняваше в три настройки вместо в четири. Частта е изпратена на четвъртия ден от потвърдения печат. Това е вид обаждане, което се прави само ако някой действително прочете чертежа, преди да го програмира.
НашитеБързо прототипиране на CNC обработкауслугата обхваща 3-осно, 4-осно и 5-осно фрезоване, CNC струговане и швейцарско CNC струговане за прецизни компоненти с малък диаметър. Стандартното време за изпълнение на повечето прототипи е 3–7 работни дни от потвърдения 2D+3D чертожен пакет. Материали от алуминиеви сплави през неръждаема стомана, титан, месинг, мед и инженерни пластмаси.
Ако вашият проект е време-критичен,говорете с нашите инженерипреди да изпратите RFQ - 10-минутен разговор относно подхода за фиксиране и приоритетите на толерантността може да изтрие ден или два извън графика, преди работата дори да започне.
Изпратете ни вашия печати ние ще ви върнем оферта с DFM бележка в рамките на 24 часа. Запроизводство на прототипи и мостове в малък обемработи, ние отговаряме на запитвания в същия работен ден.
ЧЗВ
Въпрос: Моят дизайн все още се променя. Трябва ли да изчакам да бъде финализиран, преди да получа оферта за CNC прототип?
Не е задължително. Ако промените са незначителни - позиции на елементите, размери на дупките, радиуси с надписи - получаването на първия изрязан прототип сега и включването на промени във второ изпълнение често е по-бързо от чакането за замразяване на дизайна. Разходите за настройка при второто изпълнение са по-ниски, тъй като CAM програмирането се пренася значително. Там, където има смисъл да изчакате, е ако основната геометрия все още се променя, защото голяма промяна на формата означава пре-програмиране от нулата. Кажете ни къде е дизайнът в цикъла на преглед, когато попитате - ние ще ви посъветваме дали си струва да го изрежете сега или да го задържите.
Въпрос: Нуждаем се от прототипа, който да съответства на производствения материал и да завърши точно - анодизиран 6061-T6 със същата спецификация като производствения цикъл. можеш ли да направиш това
Да, и това е правилното решение, ако прототипът преминава през тест за форма/годност/функция, който включва издръжливостта на повърхността или козметиката е въпрос за преглед на заинтересованите страни. Посочете типа анодиране (прозрачен тип II, твърд анодизиран тип III, цвят), дебелината и всички изисквания за маскиране на чертежа. Анодирането отива при нашия одобрен партньор за довършителни работи и обикновено добавя 2–3 работни дни. Ако прототипът е само за вътрешно валидиране на размерите, as-machined ви спестява тези дни и разходите за довършителни работи.
В: Какво е минималното количество, което ще пуснете в работа за CNC прототип?
Една част. Изпълняваме редовно-работи за прототипи на отделни единици - пробни компоненти за имплантиране, персонализирани елементи за закрепване, еднократни-вентилни тела. Единичната цена на една част е по-висока от тази на 10 части, тъй като настройката се амортизира за по-малко части, но няма праг за минимално количество за поръчка. Ако имате нужда от една част, за да потвърдите концепция, това е валидна работа.
Въпрос: Как ставаобработка на прототип с cnc срещу 3d печатсравнение на разходите за малък алуминиев корпус, да речем 80 мм × 60 мм × 30 мм?
За прост корпус в този диапазон от размери пластмасовият 3D печат (SLA или SLS) обикновено ще бъде по-евтин и по-бърз за прототип за визуална/формулярна проверка - под $100 и 1–2 дни. CNC в алуминий за същия корпус ще струва $150-$400 в зависимост от сложността на характеристиките, с 3-5 дни време за доставка. Частта с ЦПУ ви дава производствен-еквивалентен материал, истинско захващане на резбата и повърхностно покритие, което всъщност можете да анодизирате. Ако прототипът преминава във функционален тест или трябва да представи производствена производителност, разликата в разходите е оправдана. Ако отива на бюро за преглед на заинтересованите страни, 3D принтирането е правилното решение.
