5 заблуждений о стоимости 3D-печати металлом

В Stratasys Direct Manufacturing наши инженеры-проектировщики часто получают вопрос:что влияет на стоимость 3D-печатных заказов из металла? Размер и геометрия детали по понятным причинам влияют на цену, но есть и другие детали, которые могут повлиять на стоимость услуг 3D-печати. Иногда существуют неправильные представления об аддитивном производстве металлов (АП), которые могут отбить у дизайнеров и инженеров желание использовать эту технологию.

Мы разобрали пять неверных представлений о том, что влияет на цены на детали из аддитивного металла и на что следует обратить внимание, чтобы обеспечить рентабельность деталей.

1. Разработка для процесса AM

Геометрия детали часто является самым большим фактором затрат в проекте 3D-печати. Дизайн определяет размер, сложность и количество материала, необходимого для детали. Инженерная практика «Проектирование для аддитивного производства» (DFAM) используется инженерами для упрощения и оптимизации продуктов для производства с использованием технологии аддитивного производства. Без традиционных и производственных ограничений сложные конструкции более рентабельны с AM.

Кроме того, геометрия напечатанной на 3D-принтере детали влияет на количество необходимых опор, а количество вспомогательного материала, используемого для изготовления вашего дизайна, влияет на цену. Конструкции с самонесущими углами (обычно около 45 градусов и более) используют меньше вспомогательного материала и могут помочь сократить как материальные затраты, так и время сборки. Чем больше опор, тем выше цена детали.

Ориентация деталей также играет решающую роль в количестве необходимых опор. Переориентация может значительно сократить количество материала, необходимого для опор, что снижает затраты. Определение оптимальной ориентации — это баланс между стоимостью и целостностью детали; например, горизонтальное построение в плоскости XY для экономии затрат может привести к потере определения элемента, защемлению опор и даже к худшему; непригодная для использования деталь, потому что она деформирована за пределами допуска.

При проектировании для AM помните:

• Создавайте функциональные возможности с помощью 3D-печати вместо того, чтобы беспокоиться об ограничениях инструментов.
• Сложность не является определяющим фактором затрат в аддитивном процессе.
• Оптимизируйте свой дизайн с помощью самонесущих углов (обычно около 45 градусов и более).
• Используйте каплевидную форму для внутренних проходов, чтобы избежать опор.
• Дизайн для повышения производительности и консолидации деталей для уменьшения количества сборочных компонентов, необходимых для строительства.

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

2. Выбор материала из металлического сплава

Еще одним важным фактором стоимости является то, какой металлический материал AM вы выберете для своего проекта. От алюминия для литья до механически совершенных металлов, таких как никелевый сплав 718, существует целый ряд материалов для решения различных задач. Стоимость многих металлов выше из-за их эксплуатационных свойств, таких как химическая стойкость, биосовместимость и совместимость с жидким кислородом.

Может показаться заманчивым выбрать суперсплав или высокопрочный металл, но если ваше приложение требуется только для проверки пригодности или функциональных испытаний или деталь будет использоваться только для одной операции, вам следует рассмотреть более экономичные материалы. Добавки к металлам, такие как нержавеющая сталь 316L и алюминий AlSi10Mg, идеально подходят для недорогих прототипов и при этом обладают хорошими термическими свойствами и прочностью.

3. Балансирование объемов с затратами

Если для вашего проекта требуются меньшие объемы (обычно от 1 до 1000), 3D-печать является хорошим вариантом производства. Он становится еще лучше, если каждая часть проекта настроена индивидуально. Большое количество деталей из-за сериализации или других различий более рентабельно производить без традиционных производственных ограничений. Разработка инструментов или шаблонов для мелкосерийного проекта с индивидуальной настройкой обойдется очень дорого.

Например, доктор Дана Пясецкий и его небольшая компания DanaMed™ разработали уникальное хирургическое устройство под названием Pathfinder™ ACL Guide. Инструмент имеет специальную форму, соответствующую анатомии колена, с шестью отдельными версиями, чтобы приспособиться к размеру колена пациента и различиям между правым и левым коленом. Компания DanaMed изготовила детали с помощью DMLM из никелевого сплава 718 и обнаружила, что 3D-печать на одну деталь дешевле примерно на 97 % по сравнению с литьем по выплавляемым моделям необходимого количества инструментов.

Подробнее о Pathfinder от DanaMed »

4. Вторичные операции и постобработка

Решающее значение для производства аддитивных металлических деталей имеют постобработки, используемые для удовлетворения требований заказчика. По мере разработки новых приложений и материалов для аддитивных металлов возможности постобработки также расширились для обслуживания желаемой отделки и критических характеристик компонентов. Некоторые клиенты обеспокоены тем, что металлические детали, напечатанные на 3D-принтере, непрочны и требуют множества вторичных операций для усиления. Но, как правило, детали DMLM достигают отличных результатов благодаря механическим свойствам выше, чем у компонентов для литья, и характеристикам после деформации.

Stratasys Direct предлагает термообработку, механическую обработку, отжиг, а также базовую абразивно-струйную очистку или машинную отделку от исходного состояния (250-350 µin RA) до зеркальной полировки или другой указанной отделки. Эти операции могут потребоваться, если к вашим деталям предъявляются более высокие требования, но некоторые прототипы или ненесущие/несущие компоненты могут не требовать вторичных процессов. Лучше всего получить доступ, если необходима постобработка или если вы можете использовать готовую деталь, чтобы сэкономить общие затраты.

Подробнее о доступной постобработке деталей DMLM »

5. Операции по проверке и обеспечению качества

Детали, изготовленные аддитивным способом, могут быть тщательно изучены в компании, которая начинает интегрировать AM в разработку своей продукции. Чтобы успокоить внутренние опасения, дизайнеры и инженеры могут согласиться на большее количество проверок и квалификаций, чем это необходимо. Может потребоваться 100-процентная проверка, но многократное использование статистической выборки и критических факторов для вашей проверки может снизить затраты, связанные с функциями контроля качества.

Инспекция и квалификация могут быть дорогостоящими операциями, особенно потому, что они увеличивают время выполнения проекта. Мы предлагаем каждому клиенту оценить, какие инспекционные операции вам нужны для вашего приложения. Хотя некоторые проверки качества могут потребоваться в зависимости от отраслевых и прикладных требований, не все проверки могут потребоваться для небольших функциональных прототипов.

Когда вы будете готовы приступить к проекту DMLM, помните об этих пяти вещах и проконсультируйтесь с инженером проекта, чтобы обеспечить наилучшее соотношение производительности детали и затрат.