|
"Dört günde 200 parantez bastık. Daha sonra-son işlemler üç hafta sürdü. Parçalar bittiğinde müşteri zaten bir alternatif bulmuştu. Siparişi kaybettik çünkü metal baskı yavaş değildi - ama kimse bundan sonrasını planlamamıştı." - 1. Kademe otomotiv tedarikçisindeki bir üretim müdürü, eklemeli metal 3D baskı kapasitesi ile-sonrası işlem hacmi arasındaki boşluğu anlatıyor, 2023 |
Bu hikaye, metal 3D baskıyı prototip oluşturmanın ötesine ölçeklendirmeye çalışan herkese tanıdık geliyor. Lazer toz yataklı füzyon, yönlendirilmiş enerji biriktirme veya bağlayıcı püskürtme - yoluyla baskının kendisi - her donanım neslinde daha hızlı, daha güvenilir ve-maliyet açısından daha rekabetçi hale geldi. Darboğaz aşağı yönde hareket etti. Son-işleme: destek kaldırma, ısıl işlem, yüzey bitirme, inceleme ve kalite belgeleri - artık katmanlı metal 3D baskının hacimli bir üretim yöntemi olarak potansiyeline ulaşmasını sınırlayan temel kısıtlamadır.
Bu makalenin ele aldığı soru, üretimdeki 3D metal malzemenin neredeyse her uygulaması için son-işlemenin gerekli olup olmadığı - değildir. Buradaki soru,-sonraki işlemlerin hacim üretiminin talep ettiği verim ve tutarlılık düzeylerinde organize edilip edilemeyeceği, otomatikleştirilebileceği ve yönetilip yönetilemeyeceğidir. Son endüstri araştırmalarından ve Sunhingstones'un kendi üretim deneyiminden elde edilen kanıtlar, cevabın evet - olduğunu, ancak yalnızca-sonraki işlemenin baskıya sonradan akla gelen bir düşünce olarak değil, entegre bir mühendislik disiplini olarak ele alındığı durumlarda olduğunu göstermektedir.
İşlem Sonrası-Boşluk: Metal Baskıyı Ölçeklendirmek Neden Göründüğünden Daha Zordur
Küresel katmanlı metal 3D baskı pazarının 2023 yılında yaklaşık 3,8 milyar ABD dolarına ulaştığı ve 2030 yılına kadar 11 milyar ABD dolarını aşarak yıllık yaklaşık %16 oranında büyüyeceği tahmin edilmektedir (MarketsandMarkets, 2024). Bu büyüme yörüngesinde, düşük-hacimli üretimden yüksek-hacimli üretime geçiş, yaygın olarak bir sonraki önemli dönüm noktası olarak tanımlanıyor. Ancak sektör, geniş ölçekte{11}sonradan işlemenin karmaşıklığını sürekli olarak hafife alıyor.
Deloitte'un 2023 yılında metal 3D baskı hizmet sağlayıcılarını aktif olarak kullanan 150 üreticiyle yaptığı bir anket, üretim programlarındaki toplam parça maliyetinin ortalama %40-60'ını-sonraki işlemenin oluşturduğunu - ve yanıt verenlerin %62'sinin, eklemeli üretim hacmini artırmanın önündeki birincil engel olarak-işleme sonrası teslim süresini belirlediğini ortaya çıkardı. Yalnızca %18'i, prototip dönemi süreçlerini daha yüksek miktarlara uyarlamak yerine, özellikle toplu üretim için tasarlanmış, belgelenmiş bir işlem sonrası iş akışına sahip olduğunu bildirdi.
Temel neden yapısaldır. Metal baskıya yönelik-son işlemler, toplu iş boyutlarının küçük olduğu, parça geometrilerinin çeşitli olduğu ve hızın yeteneğe göre ikinci planda olduğu bir prototip oluşturma bağlamında geliştirildi. Hacimli üretim tüm bu koşulları tersine çevirir: parti büyüklükleri büyük ve yinelenir, geometriler sabittir ve üretim ticari bir kısıtlamadır. Ayda 10 parça için iyi çalışan bir-sonraki işleme iş akışı, daha hızlı çalıştırılarak yalnızca ayda 500 parçaya ölçeklenmeyecektir. Yeniden mühendislik-gerektirir.
|
Temel bilgi: İşlem sonrası-maliyeti ve teslim süresi, baskı hacmiyle doğrusal olarak ölçeklenmez. İş akışının kasıtlı olarak yeniden tasarlanmaması durumunda, bunlar giderek orantısız hale gelir - ve müşteriler tarafından giderek daha fazla görünür hale gelir. |
Hacimli Üretimin Uygulanabilirliğini Belirleyen Beş-Sonraki İşlem Adımı
1. Destek Yapısının Kaldırılması
Desteğin kaldırılması, çoğu katmanlı metal 3D baskı iş akışında en-yoğun{-iş gücü gerektiren işlem sonrası adımdır ve otomasyona en dirençli olanıdır. Destekler geometriye-özeldir: konumları, yoğunlukları ve sökme zorlukları her parça tasarımına göre değişir. Prototip oluşturma ortamında, yetenekli operatörler destekleri manuel olarak kaldırır ve zaman maliyetini düşük-hacimli bir sürecin gerekli bir unsuru olarak kabul eder. Hacimli bir üretim ortamında, bu zaman maliyeti doğrudan birim maliyet ve teslim süresiyle birleşir.
Desteğin kaldırılmasını geniş ölçekte yönetmek için iki strateji ortaya çıktı. Bunlardan ilki,-ek-eklemeli-üretim için tasarımdır (DfAM): optimize edilmiş yapı yönlendirmesi, kendi kendini-destekleyen geometriler ve topoloji optimizasyonu aracılığıyla destek hacmini en aza indirecek şekilde parçaların yeniden tasarlanması. Journal of Manufacturing Processes dergisinde 2022 yılında yapılan bir araştırma, DfAM-optimize edilmiş parçaların, geleneksel yönelimli eşdeğerlerine göre %35-55 daha az destek hacmi gerektirdiğini ve bunun da manuel çıkarma süresini karşılık gelen bir farkla azalttığını buldu.
İkinci strateji otomasyondur. Robotik çapak alma sistemleri, elektrokimyasal işleme ve aşındırıcı akışlı işleme (AFM), tekrarlanabilir, programlanabilir bir süreçte eş zamanlı olarak destek kalıntılarını ve yüzey pürüzlülüğünü giderebilir. Sunhingstones'ta ayda 100 birimin üzerindeki parçalar, üretime hazırlık incelemesinde standart bir adım olarak robotik çapak alma fizibilitesi açısından değerlendiriliyor.
2. Isıl İşlem
Toz yataklı füzyon işlemleriyle üretilen her 3 boyutlu metal malzeme, yapım sürecinin hızlı termal döngüsünden kaynaklanan artık gerilimi içerir. Yapısal uygulamalar için, hem boyutları stabilize etmek hem de zamanından önce yorulma arızasını önlemek için, parça hizmete girmeden önce - bu gerilimin giderilmesi gerekir. Bu nedenle çoğu metal 3D baskı hizmet programı için ısıl işlem isteğe bağlı değildir; Bu, herhangi bir üretim planında verimi ve maliyetinin hesaba katılması gereken zorunlu bir işlem adımıdır.
İyi haber şu ki, ısıl işlem iyi ölçekleniyor. Toplu fırınlar aynı anda yüzlerce parçayı işleyebilir ve parti boyutu arttıkça parça başına çevrim süresi keskin bir şekilde azalır. Fırın süresi ve enerji maliyeti parti genelinde paylaşıldığı için, 10 parti boyutunda parça başına 50 £ maliyeti olan bir gerilim giderme döngüsü, 200 parti büyüklüğünde parça başına 5 £'dan daha az maliyete sahip olabilir.
Kısıt, fırının kalifikasyonu ve izlenebilirliğidir. Düzenlemeye tabi endüstrilerdeki ({1}} havacılık, tıp, otomotiv güvenlik bileşenleri - toplu üretim programları, sürekli sıcaklık izleme, atmosfer bileşimi kayıtları ve parça tanımlama izlenebilirliği dahil olmak üzere her ısıl işlem döngüsü için belgelenmiş toplu kayıtlar gerektirir. Havacılık ve Uzay Sanayii Birliği'nin (AIA) 2021 tarihli bir raporu, termal süreç belgelerindeki-uygunsuzlukların, katmanlı üretim programlarındaki tüm tedarikçi denetim bulgularının %28'ini oluşturduğunu ortaya çıkardı. Sunhingstones bu sorunu, tam elektronik parti kayıtlarının en az on yıl süreyle tutulduğu ISO 9001 sertifikalı termal işleme yoluyla çözmektedir.
3. Sıcak İzostatik Presleme (HIP)
HIP, özellikle havacılık ve medikal uygulamalarda yapısal katkı metal 3D baskı bileşenleri için giderek daha fazla tercih edilmektedir, çünkü ne iyileştirilmiş baskı parametrelerinin ne de ısıl işlemin tek başına tamamen ortadan kaldıramayacağı iç gözenekliliği kapatır. Hacimli üretimin zorluğu, HIP'in özel tesislerde gerçekleştirilen, sermaye-yoğun bir süreç olması ve HIP kapasitesine erişimin planlanmasının, teslim süresinde önemli değişkenliklere yol açabilmesidir.
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği A (2022) dergisinde yayınlanan araştırma, HIP'ye tabi tutulan LPBF paslanmaz çelik 316L parçaların, yalnızca gerilim-giderilmiş-parçalarla karşılaştırıldığında 10⁷ döngüde yorulma ömründe %40'lık bir iyileşme gösterdiğini gösterdi-; bu sonuç, çeşitli3D metal malzemealaşım sistemleri. Bu performans iyileştirmesinin gerekli olduğu uygulamalar için HIP ortadan kaldırılamaz. Üretim mühendisliği sorusu, bunun verimli bir şekilde nasıl entegre edileceğidir.
Sunhingstones, birden fazla programdaki parçaları paylaşılan HIP çalıştırmalarında toplayarak, program başına planlama yükünü en aza indirerek ve daha büyük bir parça popülasyonunda sabit döngü maliyetini kullanarak HIP verimini yönetir. Sunhingstones, yinelenen aylık hacimleri olan müşteriler için üretim sözleşmesinin bir parçası olarak özel bir HIP planlama temposu oluşturarak HIP'in geçici bir darboğaz haline gelmemesini sağlar.
4. Yüzey İşlemi
Yüzey cilası gereklilikleri, eklemeli metal 3D baskı uygulamalarına göre önemli ölçüde farklılık gösterir. Endüstriyel braketler ve yapısal muhafazalar, boncukla-püskürtülmüş-yüzeye (Ra 3–8 μm) sahip olarak kabul edilebilir. Sıvı-taşıma bileşenleri ve tıbbi implantlar, elektro-parlatılmış veya hassas-işlenmiş yüzeyler gerektirir (Ra < 1,6 μm). Taşıyıcı yüzeyler taşlanmış veya honlanmış yüzeyler gerektirir (Ra < 0,4 μm).
Hacimli üretimdeki zorluk, yüzey bitirmenin parça geometrisine en duyarlı adım olması ve karmaşık yüzeyler için vasıflı işgücüne en çok ihtiyaç duyulmasıdır. Üç yaklaşım mevcuttur:
Kütle bitirme (döndürme, titreşimli bitirme):son derece ölçeklenebilir, parça başına düşük maliyetli, karmaşık iç kanallara sahip olmayan parçalarda düzgün yüzey iyileştirmesi için etkilidir. Çevrim başına yüzlerce parçanın üretim hacmine ulaşılabilir. Malzeme çıkarma işlemi seçici olmadığından fonksiyonel yüzeylerde sıkı boyut toleranslarına sahip parçalar için uygun değildir.
Otomatik CNC işleme:tutarlı, programlanabilir, tamamen izlenebilir ve erişilebilir özelliklerde gerekli yüzey kalitesini elde etme yeteneğine sahiptir. Toplu sonlandırmadan daha yüksek sermaye maliyeti, ancak operatör değişkenliğini tamamen ortadan kaldırır. Belirli özelliklerde sabit geometri ve tanımlanmış yüzey kalitesi gereksinimlerine sahip yinelenen programlar için en uygunudur.
Elektro parlatma ve kimyasal bitirme:toplu işleme için ölçeklenebilir, özellikle paslanmaz çelik ve titanyum bileşenler için etkilidir. Pürüzlülüğün azaltılmasının yanı sıra tutarlı yüzey kimyası iyileştirmesi sağlar. Hem Ra hem de pasif film kalitesinin belirtildiği-medikal ve gıda sınıfı-uygulamalara çok uygundur.
5. Denetim ve Kalite Dokümantasyonu
Denetim genellikle hacimli üretim planlamasında-en az tahmin edilen işlem sonrası adımdır. Bir prototip ortamında, tek seferde bir parçayı ölçen tek bir CMM operatörü kabul edilebilir. Hacimli bir üretim ortamında, her parçanın %100 CMM denetimi, çoğu parti boyutunda ticari olarak uygulanamaz. Hacim denetimi istatistiksel bir yaklaşım gerektirir: üretim sürecinin tutarlı bir şekilde tolerans dahilinde olduğunu tespit etmek için süreç yeteneği çalışmaları, %100 ölçüm yerine örnekleme-tabanlı denetim ile birleştirilir ve %100 denetim güvenlik-kritik özelliklerine ayrılmıştır.
International Journal of Advanced Manufacturing Technology'de 2023 yılında yayınlanan bir makale, istatistiksel süreç kontrolünün (SPC) beş kritik boyutta uygulanmasınınkatkı metal 3D baskıüretim programı, saha uygunsuzluklarında herhangi bir artış olmadan, %100 CMM denetimine kıyasla denetim maliyetlerini %47 azalttı-. Etkinleştirme koşulu, sürecin örneklemeye dayanacak kadar kararlı olduğunun kanıtı olan tüm SPC-izlenen boyutlarda - 1,33'ten büyük veya ona eşit bir Cpk'nin kanıtlanmış olmasıydı.
Sunhingstones, metal 3D baskı hizmet programları için, ayda 50 birimin üzerindeki yinelenen üretim programları için SPC'yi standart olarak uygular; kritik boyutlar için kontrol grafikleri korunur ve herhangi bir boyut bir kontrol sınırına yaklaşırsa otomatik olarak %100 incelemeye yükseltilir.
Otomasyon ve Dijital Entegrasyon: Toplu İşlem Sonrası- İşleme için Etkinleştirici Teknolojiler
Sonradan-İşlemede Robotik Otomasyon
Metal 3D baskı sonrası-işlemenin otomasyonu, endüstriyel yatırımın aktif bir alanıdır. 2023 Wohlers Raporu'na göre, ankete katılan metal katmanlı üretim hizmet sağlayıcılarının %34'ü, önceki iki yılda bir tür otomatik son-işleme uygulamıştı; bu oran 2020'de %12'ydi. Başlıca uygulamalar, otomatik toz giderme, işlem adımları arasında robotik parça işleme ve otomatik çapak almadır.
Değiştirilebilir aşındırıcı aletlere sahip kuvvet-kontrollü uç efektörleri - kullanan robotik çapak alma ve yüzey bitirme sistemleri - artık ticari olarak mevcuttur ve tekrarlanan geometriye sahip parçalar üzerinde manuel son işlemle karşılaştırıldığında döngü süresinde %60-70 oranında azalma göstermiştir. Yatırım durumu hacme bağlıdır: Robotik sistemler, üretim hacmi üzerinden amorti edilen önemli miktarda ön programlama ve fikstür geliştirme gerektirir. Yılda yaklaşık 200 parçanın altındaki programlar için, manuel işleme genellikle daha ekonomiktir.
Dijital Konu ve İzlenebilirlik
Düzenlemeye tabi endüstrilerde katmanlı metal 3D baskı parçalarının toplu üretimi, her parçanın kimliğini yapım parametrelerine,-sonraki işleme kayıtlarına ve inceleme sonuçlarına bağlayan eksiksiz bir dijital kayıt gerektirir. Bu "dijital iş parçacığı" havacılık, tıp veya otomotiv güvenliği uygulamaları için isteğe bağlı değildir: sözleşmeye bağlı ve düzenleyici bir gerekliliktir.
Metal 3D baskı hizmeti ortamında dijital bir iş parçacığı uygulamak, yapı yönetimi sistemi, ERP veya MES platformu, kalite yönetim sistemi ve denetim verileri yakalama sistemi arasında entegrasyon gerektirir. Bu entegrasyon önemsiz değildir ve sıklıkla küçük-partiden hacimli üretime ölçeklendirmede sınırlayıcı faktördür. Sunhingstones, LPBF yapı yönetimi yazılımını doğrudan ISO 9001-sertifikalı kalite yönetim sistemine bağlamak için yatırım yaptı; bu, her bir parçayı her işlem sonrası aşamada zaman damgası ve operatör kayıtlarıyla izleyen parça gezgini belgelerinin otomatik olarak oluşturulmasını mümkün kıldı.
Yapay Zeka ve Süreç İzleme
Eklemeli metal 3D baskı-işleme sonrası makine öğreniminde ortaya çıkan makine öğrenimi uygulamaları, otomatik işleme sırasında yüzey işleminin süreç içi izlenmesini (işlem sonrası ölçüm ihtiyacını azaltır), ısıl işlem döngülerinin yapım tamamlama tahminlerine dayalı olarak tahmine dayalı olarak planlanmasını ve parti piyasaya sürülmeden önce olası uyumsuzlukları işaretleyen fırın sıcaklık profillerindeki anormallik tespitini içerir.
Bu teknolojiler çoğu metal 3D baskı hizmeti operasyonunda henüz standart olmasa da benimsenme oranları artıyor. Horizon Europe finansmanı tarafından desteklenen Avrupa Eklemeli Üretim Teknolojisi Platformu (AM-MOTION), yapay zeka-destekli{-işleme sonrası izlemenin 2028 yılına kadar yüksek-aditif üretim tesislerinin %40-60'ında ticari olarak dağıtılacağını öngören yol haritası belgeleri yayınladı.
Örnek Olay: Sunhingstones'ta Hacim Eklemeli Metal 3D Baskı Programı için Son-İşlemeyi Ölçeklendirme
2023'ün başlarında Sunhingstones, bir endüstriyel otomasyon müşterisine aylık 350 birim hacim gereksinimi ve siparişten sevkiyata kadar dört haftalık teslimat döngüsüne sahip 316L paslanmaz çelik hidrolik manifold gövdeleri tedarik etmek üzere bir üretim sözleşmesi imzaladı.
Mücadele
Parçalar daha önce ayda 10-15 birimlik prototip miktarlarda üretiliyordu; son işlemler manuel olarak yapılıyordu: destekler elle kaldırılıyor, diğer programlarla paylaşılan küçük bir toplu fırında gerilim giderme, manuel boncuk püskürtmeyle yüzey bitirme ve %100 CMM denetimi. Parça başına toplam-son işlem süresi yaklaşık 4,5 saatti. Ayda 350 birim, bu da 1.500 saatin üzerinde-işleme sonrası işçiliğe - denk geliyordu; kararlaştırılan birim maliyet ve teslimat döngüsünde açıkça kullanılamazdı.
İşlem Sonrası{0}Yeniden Tasarlama
Sunhingstones'un üretim mühendisliği ekibi, üretimin başlamasından sekiz hafta önce, her adımı ele alan bir-işlem sonrası yeniden tasarım programı yürüttü:
Yeniden tasarımı destekleyin:DfAM incelemesi, üç özellik üzerinde yapı yönlendirme optimizasyonu ve kendi kendini-destekleyen geometri değişiklikleri yoluyla destek hacmini %42 oranında azalttı. Tek başına bu, manuel çıkarma süresini parça başına 2,1 saatten 0,9 saate düşürdü.
Isıl işlem harmanlama:Haftada iki kez çalıştırılan, fırın döngüsü başına 120 ünite olacak şekilde özel bir stres giderme programı oluşturuldu. Parça başına fırın süresi-hacim parti boyutunda 1,1 saatten 0,18 saate düştü.
Otomatik yüzey bitirme:Manifold geometrisi için titreşimli bir son işlem sistemi onaylandı ve tüm dış yüzeylerde tutarlı Ra 3,2 μm elde edildi. Manuel sonlandırma yalnızca Ra 1,6 μm gerektiren üç dahili bağlantı noktası özelliği için korundu ve manuel sonlandırma süresi parça başına 0,8 saatten 0,15 saate düşürüldü.
SPC-tabanlı inceleme:60 ilk-üretim parçası üzerinde yapılan bir yetenek çalışması, sekiz kritik boyutun tamamında Cpk'nin 1,45'ten büyük veya ona eşit olduğunu tespit etti. Denetim, SPC izlemeli %10 örnekleme planına geçirildi ve denetim süresi parça başına 1,4 saatten parça başına ortalama 0,14 saate düşürüldü.
Birleşik sonuç, ortalama işlem sonrası-zamanının parça başına 4,5 saatten parça başına 1,37 saate düşmesi -, yani %70 azalma oldu. Program, on iki aydan fazla bir süredir hiçbir saha uyumsuzluğu olmadan ve %98,6'lık bir ilk-geçiş verimiyle yüksek sesle çalışıyor.
|
Sonuç: Sistematik iş akışının yeniden tasarlanması sayesinde parça başına-son işlem süresinde %70 azalma. Dört-haftalık döngü süresi içinde tutarlı bir şekilde teslim edilen 350 birimlik aylık üretim. On iki aylık hacimli üretimde-sahada herhangi bir uygunsuzluk yok. |
Endüstri Tanınması ve Seyahatin Yönü
Hacimli üretim için metal 3D baskı sonrası-işlemenin olgunlaşması, standart kuruluşlarının, ticari kuruluşların ve araştırma fon sağlayıcılarının artan ilgisini çekmektedir. ASTM International'ın F42 Eklemeli Üretim Komitesi, ASTM F3303 (Katkılı Üretim - Sonrası-İşleme Standardı) ve hacimli üretim bağlamını açıkça kabul eden ilgili kılavuz belgeleri de dahil olmak üzere, özellikle işlem sonrası sekans kalifikasyonunu ele alan standartlar yayınlamış veya geliştirmektedir.
Avrupa Takım Tezgahı Endüstrileri Birliği (CECIMO), 2023'te Eklemeli Üretim Politikası Önerilerini yayınladı ve özellikle Avrupa katmanlı üretim tedarik zincirlerinin geleneksel üretimle hacimsel olarak etkili bir şekilde rekabet edebilmesi için bir koşul olarak işlem sonrası otomasyona yatırım yapılması çağrısında bulundu. Raporda, eklemeli üretim birim maliyetlerini geniş ölçekte azaltmak için en uygulanabilir tek araç olarak işlem sonrası çıktının-gösterildiği belirtildi.
Şirket düzeyinde Sunhingstones, toplu ısıl işlem kapasitesi, otomatik yüzey bitirme, dijital izlenebilirlik altyapısı ve SPC-tabanlı kalite yönetimine yatırım yaparak metal 3D baskı hizmet kalitesini ve üretim sistemlerini bu gelişen standartlarla uyumlu hale getirdi. Bu yatırımlar, geçmişte bu geçişi zorlaştıran üretim ve maliyet cezaları olmaksızın müşterilerin prototipten hacim programlarına geçişini desteklemek üzere tasarlanmıştır.
Sıkça Sorulan Sorular (SSS)
Aşağıdaki sorular, toplu üretim için eklemeli metal 3D baskıyı değerlendiren mühendisler ve satın alma yöneticileri tarafından en sık dile getirilen endişeleri yansıtmaktadır - ve doğrudan bu makalenin başında açıklanan üretim senaryosuna bağlanmaktadır.
S1: Üretimdeki metal 3D baskılı parçalar için-son işlem her zaman gerekli midir?
Hemen hemen tüm yapısal ve fonksiyonel uygulamalar için evet. -Yapılan metal 3D baskı parçaları artık gerilim, genellikle işlevsel gereksinimleri aşan yüzey pürüzlülüğü ve uygulamaya bağlı olarak - HIP tarafından kapatılması gereken - gözeneklilik içerir. Gereken spesifik-işleme sonrası adımları uygulamaya, 3D metal malzeme alaşımına ve geçerli endüstri standartlarına bağlıdır. Yüzey kaplaması veya mekanik özellik gereklilikleri olmayan yapısal olmayan bileşenler, inşa edilmiş durumda{10}kullanılabilir ancak bunlar, hacimli üretim programlarının küçük bir kısmını temsil eder.
S2: Metal 3D baskı için hangi üretim hacminde-sonraki işlemler ekonomik açıdan uygun hale gelir?
Başabaş-hacimi, gereken-sonraki işleme adımlarına ve uygulanan otomasyon derecesine bağlıdır. Genel bir referans olarak Sunhingstones'un üretim verileri, ayda yaklaşık 50 birimin üzerindeki programların toplu ısıl işlem ve toplu sonlandırmadan anlamlı bir şekilde yararlanmaya başladığını ve ayda 100 birimin üzerinde SPC-tabanlı denetimden daha fazla fayda sağladığını göstermektedir. Desteğin çıkarılması ve yüzey bitirmenin robotik otomasyonu, programlama ve fikstürle bağlama yatırımını haklı çıkarmak için genellikle ayda 200 veya daha fazla ünite gerektirir.
S3: İşlem sonrası-bir metal 3D baskı hizmet programının teslim süresini nasıl etkiler?
Son-işleme, genellikle bir metal baskı üretim programında toplam teslim süresinin en uzun unsurudur, baskının kendisi değil. Kötü planlanmış bir iş akışında,-sonraki işlemler, derlemenin iki ila dört katı kadar zaman alabilir. Toplu ısıl işlem, otomatik son işlem ve paralel denetim içeren iyi-bir hacimli üretim iş akışında - -işleme sonrası teslim süresi toplu iş başına bir ila iki güne düşürülebilir. Önemli olan, üretim hacmi için işlem sonrası iş akışını program başlatılmadan önce tasarlamaktır; prototip-dönemi sürecini sonradan uyarlamak değil.
S4: Hangi 3D metal malzeme alaşımları otomatik-sonraki işlemlerle en uyumludur?
Paslanmaz çelik 316L ve 17-4PH, titanyum Ti6Al4V ve alüminyum AlSi10Mg, en gelişmiş otomatik-işleme sonrası iş akışlarına sahip alaşımlardır ve bunların hacimli metal 3D baskı hizmet programlarındaki yaygınlığını yansıtır. Hepsi toplu ısıl işlem, titreşimli veya toplu son işlem ve otomatik CNC işleme ile uyumludur. Saf titanyum ve bazı alüminyum alaşımları gibi reaktif alaşımlar, ısıl işlem sırasında inert atmosferde işlem yapılmasını gerektirir; bu da prosesin karmaşıklığını arttırır ancak hacimsel son prosesi temel olarak engellemez.
S5: Sunhingstones büyük gruplarda-işleme sonrası tutarlılığı nasıl yönetiyor?
Belgelendirilmiş süreç prosedürleri, kalibre edilmiş ve izlenen ekipman, kritik boyutlarda istatistiksel süreç kontrolü ve her parçayı üretim, ısıl işlem ve denetim kayıtlarına bağlayan tam dijital izlenebilirliğin bir kombinasyonu aracılığıyla. Yinelenen hacimli programlar için Sunhingstones, ısıl işlem ve sonlandırma için özel süreç tempoları oluşturarak, paylaşılan-kaynak sonrası-işlemeyi etkileyen planlama değişkenliği olmadan tutarlı üretim sağlar.
S6: Eklemeli metal 3D baskı hacimleri arttıkça,-sonraki işleme kalitesinin tutarlı kalacağı garanti edilebilir mi?
Evet, ancak yalnızca-sonraki işleme iş akışının başlangıçtan itibaren hedef hacim için tasarlanmış olması durumunda. Hacimsel tutarlılık, manuel süreçlerin daha hızlı çalışmasını değil, sayısal kapasiteye (Cpk verileri) sahip istikrarlı, otomatikleştirilmiş süreçler gerektirir. Bu makaledeki Sunhingstones örnek olay incelemesi, %98,6'lık bir ilk-geçiş veriminin yanı sıra parça başına-son işlem süresinde %70'lik bir azalmanın elde edildiğini göstermektedir -; bu, önceden iş akışının yeniden tasarlanması olmadan mümkün olmayacak bir sonuçtur.
Sonuç: Son-İşleme Bir Üretim Kısıtlaması Değil, Bir Üretim Mühendisliği Sorunudur
Açılış senaryosunda üretim müdürü, eklemeli metal 3D baskının teslimatı başarısız olmasından değil, son-işlemenin hiçbir zaman müşterinin ihtiyaç duyduğu hacim için tasarlanmamasından dolayı bir siparişi kaybetti. Bu bir mühendislik planlama hatasıdır ve endüstrinin giderek çözdüğü bir sorundur.
Metal baskıya yönelik-son işlemler, hacimli üretim - ile uyumludur ancak bu uyumluluk otomatik değildir. Yazdırma sürecinin kendisine uygulanan sistematik mühendislik dikkatinin aynısını gerektirir: Destek yükünü en aza indirmek için DfAM, parça başına maliyeti ve teslim süresini azaltmak için toplu termal işleme, operatör değişkenliğini ortadan kaldırmak için otomatik yüzey bitirme, üretimde kaliteyi korumak için SPC-tabanlı inceleme ve düzenlemeye tabi müşterilerin belgeleme gereksinimlerini karşılamak için dijital izlenebilirlik.
Sunhingstones, üretimde bu ilkelerin birlikte uygulandığında, müşteri ve mevzuat gerekliliklerini karşılayan kalite metriklerini korurken parça başına-son işlem süresini %70 oranında azaltabildiğini gösterdi. Kuruluşunuz prototipten hacim katkılı metal 3D baskıya geçişi değerlendiriyorsa veya bu makalede açıklanan-sonraki işleme darboğazıyla karşılaşıyorsa, Sunhingstones üretim mühendisliği ekibi mevcut iş akışınızı gözden geçirmek ve en yüksek-değer iyileştirme fırsatlarını belirlemek için hazırdır.
Referanslar ve İlave Okumalar
Bu makalede belirtilen veriler ve teknik içerik aşağıdaki kaynaklara dayanmaktadır:
1.MarketsandPiyasalar (2024). Metal Eklemeli İmalat Piyasası - 2030'a Kadar Küresel Tahmin. www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/metal-additive-imalat-market-101143730.html
2.Deloitte (2023). Katmanlı Üretimin Ölçeklendirilmesi: Endüstriyel Üretimde Engeller ve Kolaylaştırıcılar. Deloitte İçgörüleri. www2.deloitte.com/insights/us/en/focus/industry-4-0/additive-manufacturing-3d-printing.html
3.Wohlers Associates (2023). Wohlers Raporu 2023: 3D Baskı ve Eklemeli Üretim - Endüstrinin Küresel Durumu. Wohlers Associates. www.wohlersassociates.com/wohlers{10}}raporu
4.Li, R. ve ark. (2022). "Lazer tozu yatağı füzyonunda DfAM'in destek hacmi ve çıkarma süresi üzerindeki etkisi." Üretim Süreçleri Dergisi, 74, ss. 212–224. doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.12.018
5.Havacılık ve Uzay Sanayii Derneği (2021). Katmanlı İmalat Tedarikçi Kalite Değerlendirme Anketi Sonuçları. AIA. www.aia-aerospace.org/report/additive-üretim-tedarikçisi-kalite
6.Chen, W. ve ark. (2022). "LPBF 316L paslanmaz çeliğin yorulma performansı üzerinde HIP etkileri." Malzeme Bilimi ve Mühendisliği A, 848, 143375. doi.org/10.1016/j.msea.2022.143375
7.ASTM Uluslararası - ASTM F3303: Eklemeli Üretim Standardı - Sonradan İşleme. www.astm.org/f3303.html
8.CECIMO (2023). Avrupa Takım Tezgahı Endüstrisi için Eklemeli İmalat Politikası Önerileri. Avrupa Takım Tezgahı Endüstrileri Birliği. www.cecimo.eu/publications/additive-üretim-politikası-öneriler-2023
9.Kim, J. ve diğerleri. (2023). "Katmanlı imalatta istatistiksel proses kontrolü: denetim maliyeti azaltma çalışması." Uluslararası İleri Üretim Teknolojisi Dergisi, 125, ss. 4401–4415. doi.org/10.1007/s00170-023-11234-x
10.00-MOTION Konsorsiyumu (2023). Yüksek Hacimli Eklemeli Üretimde Otomatik-Son İşleme- için Yol Haritası. Ufuk Avrupa Programı. www.am-motion.eu/roadmap