5 мифов о стоимости металлической 3D-печати — развенчано

Что реально влияет на цену металлической аддитивной обработки?

Инженеры проектов Stratasys Direct Manufacturing часто слышат вопрос: что влияет на стоимость заказов на металлическую 3D-печать? Размер и геометрия детали понятно влияют на цену, но есть и другие детали, меняющие стоимость услуг. Существуют заблуждения об аддитивном металлическом производстве (AM), которые могут отталкивать проектировщиков и инженеров от технологии.

Разберем пять заблуждений о ценообразовании аддитивных металлических деталей и на чем сфокусироваться для стоимостно-эффективных деталей.

1. Проектирование под AM-процесс (DFAM)

Геометрия детали — чаще всего главный фактор стоимости в 3D-печати. Дизайн определяет размер, сложность и объем материала. Инженерная практика Design for Additive Manufacturing (DFAM) используется для упрощения и оптимизации изделий для AM. Без традиционных производственных ограничений сложные дизайны становятся более стоимостно-эффективными в AM.

Кроме того, геометрия влияет на количество необходимых поддержек и объем поддерживающего материала, что влияет на цену. Конструкции с самоопорными углами (обычно 45° и более) используют меньше поддерживающего материала, снижая расходы на материал и время печати. Чем больше поддержек — тем выше цена.

Ориентация детали также критически влияет на количество поддержек. Переориентация может драматически снизить материал для поддержек, уменьшая затраты. Оптимальная ориентация — баланс между стоимостью и целостностью детали; например, горизонтальная сборка на плоскости XY для экономии может привести к потере определения признаков, застреванию поддержек и даже к браку из-за деформации за пределами допусков.

При проектировании для AM помните:

• Проектируйте для функции с 3D-печатью, а не для инструментальных ограничений
• Сложность — не драйвер стоимости в аддитивном процессе
• Оптимизируйте дизайн с самоопорными углами (обычно 45° и более)
• Используйте капельвидную форму для внутренних каналов чтобы избежать поддержек
• Проектируйте для производительности и консолидации деталей чтобы снизить количество компонентов сборки

Узнайте больше о DFAM, скачав наше руководство по проектированию для DMLM »

2. Выбор металлического сплава

Еще один большой фактор стоимости — какой AM-металл выбрать. От литейного алюминия до механически продвинутых металлов вроде Никелевого сплава 718 — диапазон материалов покрывает разные потребности. Многие металлы дороже из-за свойств: химическая стойкость, биосовместимость, совместимость с жидким кислородом.

Может соблазнить выбрать суперсплав или высокопрочный металл, но если приложение нужно только для тестов на посадку/функцию или деталь для однократной операции — рассмотрите более экономичные материалы. Аддитивные металлы вроде нержавейки 316L и алюминия AlSi10Mg идеальны для дешевых прототипов с хорошими термическими свойствами и прочностью.

3. Баланс объемов и затрат

Когда проект требует малых объемов (обычно 1–1000 шт.) — 3D-печать хороший вариант. Еще лучше, если каждая деталь кастомизирована. Высокий микс деталей из-за сериализации или других отличий выгоднее производить без традиционных ограничений. Разработка оснастки для малого объема с кастомизацией была бы крайне дорогой.

Пример: д-р Дана Пясецки и его компания DanaMed™ разработали уникальный хирургический прибор Pathfinder™ ACL Guide. Инструмент точно повторяет анатомию колена в 6 версиях под размер колена и различия правого/левого. DanaMed изготовила детали DMLM из Никелевого сплава 718, обнаружив, что 3D-печать на ~97% дешевле на деталь по сравнению с литьем в оболочке для нужного объема.

Подробнее о Pathfinder DanaMed »

4. Вторичные операции и пост-обработка

Критично для производства аддитивных металлических деталей — пост-процессы для соответствия спекам заказчика. По мере развития новых приложений и материалов, возможности пост-обработки расширяются для желаемых финишей и критических признаков. Некоторые клиенты опасаются, что 3D-металл слаб и нужен в множестве вторичных операций для усиления. Но обычно DMLM-детали показывают отличные результаты: механические свойства выше литейных, работают на уровне кованых.

Stratasys Direct предлагает термическую обработку, механическую обработку, отжиг, а также базовое пескоструйную обработку или машинную финишную обработку от as-built (250–350 мкд Ra) до зеркального полирования или другой заданной финишной. Эти операции могут потребоваться, если у деталей высокие требования, но некоторые прототипы или несиловаые/не несущие нагрузку компоненты могут не требовать пост-обработки. Лучше оценить, нужна ли пост-обработка или можно использовать as-built деталь для экономии.

Узнайте больше о доступной пост-обработке для DMLM-деталей »

5. Инспекция и операции контроля качества

Аддитивно изготовленные детали могут быть подвергнуты тщательной проверке в компании, начинающей интегрировать AM в разработку продукта. Для успокоения внутренних опасений проектировщики и инженеры могут заказывать больше инспекций и квалификаций, чем нужно. 100% инспекция может быть необходима, но часто статистическая выборка и критические факторы для инспекции могут снизить затраты на ОТК.

Инспекция и квалификация — затратные операции, особенно увеличивающие лид-тайм. Предлагаем каждому заказчику оценить, какие операции инспекции нужны для приложения. Хотя некоторые проверки качества могут быть обязательны в зависимости от отрасли и требований, не все инспекции нужны для мелких функциональных прототипов.

Заключение

Когда готовы начать DMLM-проект, держите эти пять моментов в уме и консультируйтесь с инженером проекта для лучшего баланса производительности детали и затрат.