Genel üretim maliyetinde metal 3D baskı sonrası-son işlemlerin oranı nedir?

一, İşlem sonrası-ücretleri oluşturan parçalar ve bunların ana parçaları
Metal 3D baskının-son işlemesini oluşturan dört ana teknolojik modül vardır: malzeme çıkarma, ısıl işlem, yüzey işleme ve yapısal güçlendirme. Her modülün ekipman, enerji kullanımı ve işçilik gibi maliyetleri vardır.

Malzemelerin çıkarılması: Bu, destek yapısının kaldırılmasını, yüzeyin tamamlanmasını ve boyutların sabitlenmesini içerir. Örneğin, yazdırmanın ardından, havacılık motoru bıçakları üzerindeki akış kanalı yüzeyinin, beş-eksenli bir bağlantı işleme merkezi kullanılarak ayna parlatılması gerekir. Tek bir parçanın üretilmesi saatler sürebilir ve bu masrafın büyük bir kısmı ekipman ve işçilik içindir.
Isıl işlem, tanelerin iç stresinden kurtulma ve yapısının iyileştirilmesi işlemidir. Bu tavlama, katı çözelti+yaşlandırma ve sıcak izostatik presleme (HIP) yoluyla yapılabilir. Vakumlu tavlama işlemi, titanyum alaşımlı ortopedik implantın basılmasından sonra kalan gerilimi %80 oranında azaltır. Ancak özel bir vakum fırınına ve uzun-süreli izolasyona ihtiyaç duyar ve bu da enerji harcamalarının büyük bir kısmını oluşturur.
Yüzey işleme: yöntemler arasında kumlama, elektrokaplama, lazer kaplama, mikro ark oksidasyonu ve yüzeyi kaplayan diğer yöntemler bulunur. Yeni bir enerji aracı akü paketi için braket basıldıktan sonra, mikro ark oksidasyon işlemi, tuz püskürtme testinde korozyona karşı direncini 1000 saatin üzerine çıkardı. Ancak kimyasalların ve ekipman bakımının maliyeti oldukça pahalıydı.
Fiber takviyesi, gradyan malzeme tasarımı ve kafes yapısı optimizasyonu gibi yapısal güçlendirme. Belirli bir nükleer güç valfinin basılı parçaları, nikel- bazlı alaşımlı paslanmaz çelikten yapılmış bir gradyan yapı kullanır. Bu, çoklu-malzemeli ortak baskı ve ısıl işlemden oluşan bileşik bir süreç gerektirir. Teknik karmaşıklık, araştırma, geliştirme ve deneme üretimini daha pahalı hale getirir.
2, Sektörden veriler ve-işleme sonrası maliyetlerin yüzdesine ilişkin örnek olaylar
1. Standart endüstrilerdeki maliyet yapısının incelenmesi
Örneğin, havacılık alanında, belirli bir roket motorunun yakıt deposu çerçevesinin maliyeti yaklaşık %40'tır. baskı, %35'i işlem sonrası (HIP işleme için %15, CNC frezeleme için %12 ve anotlama için %8) ve malzeme satın almak için %25. İşlem sonrası masrafların büyük bir yüzdesi, parçaların çok zorlu ortamlarda iyi çalışması gerekmesinden kaynaklanmaktadır; bu da, güvenilir olduklarından emin olmak için birçok aşamadan geçmeleri gerektiği anlamına gelmektedir.
Tıbbi cihazlar söz konusu olduğunda, özel bir titanyum alaşımlı kalça eklemi implantının baskıdan sonra-son işleme maliyeti yaklaşık %28'dir (ısıl işlem maliyeti %12, cilalama maliyeti %10 ve steril paketleme maliyeti %6). Malzemelerin maliyeti %35, tasarım ve doğrulama maliyeti ise %37'dir. İşlem sonrası maliyetlerin yüzdesi çok büyük değildir, ancak yüzey pürüzlülüğü (Ra < 0,2 μ m) ve biyouyumluluk gereklilikleri, yüksek-hassas işleme ve özel işleme ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.
Tüketici elektroniği dünyasında: Örneğin, katlanabilir ekranlı bir cep telefonu menteşe rulosunun baskı maliyeti %55, post-işleme maliyeti %25 (desteğin çıkarılması için %10, ısıl işlem için %8 ve yüzey kumlama için %7) ve malzeme maliyeti %20'dir. Seri üretimin ölçek etkisinin,-işleme sonrası maliyetlerin yüzdesi üzerinde büyük etkisi vardır. Üretim arttıkça birim başına maliyet düşer.
2. Proses seçiminin tedavi sonrası maliyetleri nasıl etkilediği
Toz yatağı eritme (PBF) işlemi: Baskı işlemi sırasında destek yapılarının eklenmesi gerektiğinden,-işleme sonrası harcamaların yüzdesi genellikle önemlidir. Bir uçağın yapısının belirli bir bölümünü basmak için SLM teknolojisini kullandığınızda, maliyetin %30'u desteğin çıkarılması ve yüzeyin cilalanması için harcanır. EBM teknolojisini destek yapısı olmadan kullandığınızda bu maliyet %15'e inmektedir.
Yapışkan püskürtme (BJ) işlemi, baskı sonrasında ham gövdenin yağının alınması ve sinterlenmesi yoluyla -net'e yakın şekillendirmeyi mümkün kılar. Bu, tedavi sonrası-masrafları büyük ölçüde azaltır. BJ teknolojisiyle bir araba tekerleği poyrası bastıktan sonra, son-işlemenin maliyeti yalnızca %12'dir (temel olarak ısıl işlem ve biraz makineyle işleme). Bu, PBF teknolojisiyle-son işleme maliyetinden %50'den daha azdır.
Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme (DED) süreci: büyük parçaları sabitlemek ve kaplamaya hazırlamak için iyidir; İşlem sonrası-maliyeti, yazdırma katmanının kalınlığına bağlıdır. Belirli bir madencilik makine donanımının baskı katmanı kalınlığı 1 mm olduğunda, son-işlemenin maliyeti yalnızca %8'dir. Ancak katman kalınlığı 0,3 mm'ye düştüğünde yüzey pürüzlü hale geldiğinden cila maliyeti %15'e kadar çıkıyor.
3, İşlem sonrası maliyetlerin oranını-etkileyen unsurlar ve bunları değiştirmenin en iyi yolu
1. Motivasyon unsurlarının incelenmesi
Malzemelerin nasıl çalıştığına ilişkin gereksinimler: Yüksek-sıcaklık alaşımları ve titanyum alaşımları gibi yüksek performanslı malzemeler, gözenekleri ortadan kaldırmak için HIP işlemi gerektirir ve bu, toplam maliyetin %20-%30'una kadar katkıda bulunabilir.
Parça ne kadar karmaşık: Dahili akış kanalları ve kafes yapıları gibi karmaşık özellikler için çok-eksenli işleme ve özel testler gereklidir. Belirli bir havacılık motoru kanadını yazdırdıktan sonra CT testi, genel-işleme maliyetinin %25'ine mal olur.
Parti ölçeği: Tüketici elektroniği alanında, tek bir baskı partisinin hacmi 10.000 parçayı aştığında,-sonrası işlem giderlerinin yüzdesi %30'dan %15'e düşürülebilir. Bunun temel nedeni otomatik üretim hatları ve proses katılaştırmadır.
Teknolojik olgunluk: ABD'de üretilen ekipmanlarla diğer ülkelerde üretilen ekipmanlar arasındaki doğruluk ve stabilite farkı, ABD yapımı ekipmanlar üzerinde işlendikten sonra %10 ila %15 daha fazla iş yapılması gerektiği anlamına gelir ve bu da dolaylı olarak maliyetleri artırır.
2. Optimize etmenin en iyi yoluna bakmak
Süreç yeniliği: Baskıyı daha verimli hale getirmek ve daha az destekleyici yapıya ihtiyaç duymak için bölgesel baskı ve çift yönlü toz dağıtımı gibi teknolojilerin kullanılması. Bir şirket, destek hacmini %40 oranında azaltmak için tarama yöntemini iyileştirdi ve bu aynı zamanda-işlem sonrası harcamaların yüzdesini de düşürdü.
Malzemelerin optimize edilmesi: Üzerinde çalışılması kolay ve üzerlerinde çok fazla baskı oluşturmayan özel toz malzemeler yapın. Belirli bir şirket, düşük oksijen konsantrasyonuna sahip bir titanyum alaşımı tozu piyasaya sürdü. Bu toz, ısıl işlem sıcaklığını 50 derece düşürür ve enerji kullanım maliyetini %18'den %10'a düşürür.
Ekipmanın yükseltilmesi: İnsanların işleri elle yapma ihtiyacını azaltmak için çevrimiçi algılama ve uyarlanabilir işleme teknolojilerinin eklenmesi. Yapay zeka- destekli bir cilalama robotu kullanan bir şirket, tek bir parçayı işlemek için gereken süreyi iki saatten yarım saate düşürdü. İşçilik maliyeti de yüzde 25'ten yüzde 8'e düştü.
Endüstriyel zincirde birlikte çalışmak: Entegre baskı ve-son işleme ekipmanları, üretim döngülerini kısaltabilir. Belirli bir şirket, havacılık yapısal parçalarının yapımı için gereken süreyi iki haftadan üç güne indiren ve maliyeti %35 oranında azaltan bir "baskı+ısıl işlem+işleme" kompozit makinesi icat etti.