CNC-bewerking van Rapid Prototyping: wanneer snelheid belangrijk is en het onderdeel echt moet werken

CNC-bewerking Rapid Prototyping: wanneer snelheid belangrijk is en het onderdeel echt moet werken

Op vrijdag maakt uw werktuigbouwkundige het CAD-model af. De productbeoordeling is over drie weken. Je hebt een functionele aluminium behuizing nodig, - echt materiaal, echte toleranties, schroefdraad die daadwerkelijk aangrijpt - om de pasvorm te testen, montagespelingen te valideren, en die vergadering binnen te lopen met iets dat je rond de tafel kunt aanreiken.

Dit is het scenario waarin CNC-bewerking van rapid prototypingverdient zijn plaats. Niet elk prototype heeft dit nodig. Maar als het onderdeel moet presteren als een productiecomponent - tolerantie moet behouden, belasting moet kunnen dragen, een thermische cyclus moet overleven, in een assemblage moet passen met-uitgekochte hardware -, zal een 3D-geprinte tijdelijke aanduiding u niet de gegevens geven die u nodig heeft. U hebt een onderdeel nodig dat uit het werkelijke materiaal is gesneden, volgens de werkelijke specificaties.

De fout die de meeste productteams in dit stadium maken, is niet het verkeerde proces kiezen. Er wordt niet helder nagedacht over waar het prototype eigenlijk voor dient. Beantwoord eerst die vraag, dan volgt logischerwijs de processelectie.

Wat CNC Rapid Prototyping in de praktijk eigenlijk betekent

CNC-bewerking van rapid prototypingis geen aparte servicecategorie met speciale apparatuur. Het is standaard CNC-bewerking - frezen, draaien, Zwitsers draaien - uitgevoerd met korte- wachtrijplanning, geoptimaliseerde instellingen voor enkele of kleine - oplages, en een procesevaluatie die DFM-problemen opmerkt voordat het snijden begint in plaats van erna.

Het ‘snelle’ deel komt voort uit twee dingen: geen doorlooptijd van gereedschappen (in tegenstelling tot spuitgieten of spuitgieten, CNC begint met een CAD-bestand en een blok materiaal), en een prioriteitstelling op de werkvloer waardoor prototypeopdrachten binnen dagen in plaats van weken door de wachtrij worden gehaald.

Voor een eenvoudig aluminium onderdeel - een behuizing, een beugel, een spruitstukblok - kunnen we doorgaans binnen 3 tot 5 werkdagen van een bevestigd CAD-bestand naar een verzonden onderdeel gaan. Complexe geometrie, nauwe toleranties op meerdere kenmerken, of materialen zoals titanium vergroten dat. Maar voor de onderdelen die de meeste productontwikkelingsteams daadwerkelijk nodig hebben in de validatiefase, is de tijdlijn echt kort.

Wat het prototypewerk het meest vertraagt, is niet de machinetijd. Het zijn tekenproblemen - onvolledige tolerantieaanduidingen, ontbrekende specificaties voor de oppervlakteafwerking, schroefdraadaanduidingen zonder klasse-aanduiding of wanddiktes die niet in het gespecificeerde materiaal kunnen worden vastgehouden. Een DFM-beoordeling voordat de klus begint, voegt een paar uur toe. Het opsporen van een opspanprobleem nadat het eerste onderdeel is doorgesneden, levert dagen op.

CNC-prototypebewerking versus 3D-printen: gebruik het juiste gereedschap

Het debat tussenCNC-prototypebewerking versus 3D-printenheeft een eenvoudig antwoord zodra u duidelijk weet wat het prototype moet doen. Geen van beide processen wint universeel. Ze beantwoorden verschillende vragen.

Het eerlijke oordeel: voor prototypes die functioneel worden getest - spanningsbelasting, thermische cycli, assemblage met productiehardware, monsters voor indiening volgens de regelgeving - CNC is bijna altijd de juiste keuze voor metalen onderdelen. De materiaaleigenschappen zijn productie--equivalent omdat u uit hetzelfde staafmateriaal snijdt dat voor de productie zal worden gebruikt. Een 3D-geprint metalen onderdeel heeft microstructurele verschillen met smeedijzer die van belang zijn wanneer het onderdeel onder belasting staat.

Voor vorm- en pasvormcontroles in een vroeg- stadium waarbij je alleen maar bevestigt dat de vorm klopt en het assemblageconcept werkt, is 3D-printen met plastic sneller en goedkoper en perfect geschikt. De fout is dat we deze gegevens voorbij het stadium gebruiken waarin de prototypegegevens de productieprestaties moeten weergeven.

Wanneer de doorlooptijd van CNC Rapid Prototyping wordt gecomprimeerd - en wanneer niet

Doorlooptijd voor snelle prototyping van CNC-bewerkingheeft echte grenzen, en als u deze begrijpt, kunt u daar omheen plannen in plaats van verrast te worden.

Eén detail dat klanten overrompelt: de nabewerking van de oppervlakteafwerking-volgt vaak een ander schema dan de bewerking. Een onderdeel dat machines binnen twee dagen nog drie dagen kunnen laten wachten op anodiseren. Als uw prototype functioneel geen geanodiseerde afwerking nodig heeft - test u de mechanische pasvorm, niet de corrosiebestendigheid of de cosmetische eigenschappen - specificeer dan "zoals- machinaal bewerkt" en bespaar tijd. Wij markeren dit tijdens de offerte voor elke opdracht waar dit van toepassing is.

Materialen voor CNC-prototypeonderdelen: wat ingenieurs feitelijk specificeren

De materiaalkeuze in de prototypefase moet overeenkomen met waar het productieonderdeel van gemaakt zal worden. Het gebruik van 6061 aluminium voor een prototype van een onderdeel dat uiteindelijk 7075 zal zijn, levert misleidende gegevens over stijfheid en sterkte op. Het gebruik van 304 roestvrij staal voor een prototype van een 316L medische component geeft u ander corrosiegedrag in uw validatietests.

Dat gezegd hebbende, de meest gebruikte materialen voor prototypesCNC-prototypeonderdelen met een laag volumein de industrieën die we bedienen:

Aluminium 6061-T6- de standaardwaarde voor de meeste mechanische behuizingen, beugels en structurele componenten. Snel te bewerken, goede maatvastheid, goed bestand tegen anodiseren. Als het productiegedeelte ook 6061 is, is dit een schoon-voor-achtig prototype.

Aluminium 7075-T6- wanneer het productieonderdeel een hogere sterkte nodig heeft. Iets moeilijker te bewerken dan 6061, vergelijkbare levertijd. Specificeer wanneer de draagkracht-van het prototype van belang is.

Roestvrij 316L- standaard voor onderdelen van medische apparatuur, onderdelen met vloeistof- en alles wat in een corrosieve omgeving terechtkomt. Het duurt langer om te bewerken dan aluminium; budget voor een extra dag.

Titaan Ti-6Al-4V- ruimtevaart- en medische toepassingen waarbij de sterkte-tot-gewichtsverhouding van cruciaal belang is. Aanzienlijk langzamer te bewerken dan staal. Een titaniumprototype dat twee dagen in aluminium zou duren, zal doorgaans vier tot vijf dagen duren. Het kostenverschil is reëel -, maar als uw validatietest betrekking heeft op belasting, vermoeidheid of biocompatibiliteit, is er geen alternatief.

Messing C360- connectoren, kleplichamen, schroefdraadfittingen. Machines snel, houdt goed nauwe toleranties aan.

CNC-prototypeonderdelen met laag volume: kostenfactoren die u moet begrijpen

Lage kosten voor CNC-prototypeonderdelenmeer per eenheid dan productieonderdelen om redenen die voorspelbaar zijn en de moeite waard zijn om te begrijpen - en niet alleen maar als gegeven te accepteren.

De installatiekosten zijn de grootste drijfveer. Het programmeren van het CAM-gereedschapspad, het fixeren van het onderdeel en het uitvoeren van een testsnede duurt ongeveer even lang, of u nu één onderdeel maakt of vijftig. Bij een productierun van 50 onderdelen worden de instelkosten afgeschreven tot een klein deel van de eenheidsprijs. Bij een driedelig prototype domineert het.

Machinetijd is de tweede drijfveer. CNC-machines kosten $ 50–$100+ per uur voor 5-assige apparatuur. Een onderdeel dat 90 minuten machinetijd kost tegen €80/uur, draagt ​​€120 bij aan de eenheidskosten voordat materiaal, gereedschap en inspectie worden meegerekend.

Materiële verspilling is reëel, maar wordt vaak overdreven. Een aluminium blok van 100 mm x 100 mm x 50 mm kan een onderdeel opleveren dat 200 g weegt - de rest zijn chips. De materiaalkosten van de chips zijn reële kosten, maar bij aluminium zijn ze zelden de dominante factor.

De inspectieoverhead voor prototypeonderdelen is doorgaans hoger dan voor productieonderdelen - omdat het eerste artikel van een nieuwe taak een volledige dimensionale controle vereist op basis van elke afdrukaanroep, en niet een statistisch voorbeeld. Voor gereguleerde industrieën (medische sector, ruimtevaart) is het inspectiepakket zelf een resultaat.

Als uw prototypebudget beperkt is, zijn de twee meest effectieve hefbomen: de geometrie vereenvoudigen om de machinetijd en het aantal opstellingen te verminderen, en expliciet vragen of de afwerkingsspecificatie nodig is voor deze fase. Beide zijn ontwerp- en planningsbeslissingen, geen onderhandelingsbeslissingen met leveranciers.

Hoe MID Precision omgaat met prototypewerk

We voeren prototypes en productiewerk in kleine{0}} volumes uit als een gedefinieerd servicetraject - en niet als restjes die tussen grote productieruns worden geperst. Prototypeopdrachten bij MID krijgen een DFM-beoordeling voordat de offerte wordt uitgebracht. Die beoordeling heeft betrekking op toleranties die groter zijn dan wat de geometrie ondersteunt, wanddiktes die opspanproblemen zullen veroorzaken, draadspecificaties waarvoor klasse-aanduidingen nodig zijn, en alle kenmerken waarbij een kleine ontwerpaanpassing de kosten of het risico aanzienlijk zou verminderen.

Bij een recente klus - aan een 6061-T6 pneumatisch spruitstukblok met acht M5-poorten en een boringtolerantie van ±0,01 mm op de centrale klepzitting kwam uit de DFM-beoordeling naar voren dat voor twee van de poortposities een vierde opstelling nodig was die niet duidelijk uit het 3D-model bleek. We markeerden het voordat we gingen snijden, de klant verschoof één poortpositie met 2 mm in de CAD en de klus werd uitgevoerd in drie opstellingen in plaats van vier. Het onderdeel werd op dag vier verzonden vanaf de bevestigde afdruk. Dat is het soort telefoontje dat alleen wordt gepleegd als iemand de tekening daadwerkelijk leest voordat hij deze programmeert.

OnsCNC-bewerking van rapid prototypingDe service omvat 3--, 4-assig en 5-assig frezen, CNC-draaien en Zwitsers CNC-draaien voor precisiecomponenten met een kleine diameter. De standaard doorlooptijd voor de meeste prototypes bedraagt ​​3 tot 7 werkdagen vanaf het bevestigde 2D+3D-tekenpakket. Materialen van aluminiumlegeringen tot roestvrij staal, titanium, messing, koper en technische kunststoffen.

Als uw project tijd-kritisch is,praat met onze ingenieursvoordat u de offerteaanvraag - verzendt, kan een gesprek van 10 minuten over de opspanaanpak en tolerantieprioriteiten een dag of twee van de planning schelen voordat de klus zelfs maar begint.

Stuur ons uw afdruken we sturen u binnen 24 uur een offerte terug met een DFM-notitie. Voorproductie van prototypen en bruggen in een laag volumeloopt, reageren wij dezelfde werkdag op vragen.

Veelgestelde vragen

Vraag: Mijn ontwerp verandert nog steeds. Moet ik wachten tot het klaar is voordat ik een CNC-prototype krijg?

Niet noodzakelijkerwijs. Als de wijzigingen klein zijn - kenmerkposities, gatgroottes, straalaanduidingen - is het nu uitsnijden van het eerste prototype en het opnemen van wijzigingen in een tweede run vaak sneller dan wachten op het bevriezen van het ontwerp. De instelkosten bij de tweede run zijn lager omdat de CAM-programmering aanzienlijk wordt overgedragen. Waar het zinvol is om te wachten is als de fundamentele geometrie nog steeds in beweging is, omdat een grote vormverandering betekent dat je opnieuw moet programmeren. Vertel ons waar het ontwerp zich bevindt in de beoordelingscyclus als u ernaar vraagt. - Wij adviseren u of het de moeite waard is om het nu te verwijderen of vast te houden.

Vraag: We hebben het prototype nodig dat overeenkomt met het productiemateriaal en dat het precies - geanodiseerd 6061-T6 afwerkt volgens dezelfde specificaties als de productierun. Kun jij dat?

Ja, en het is de juiste beslissing als het prototype een vorm/fit/functie-test ondergaat waarbij de duurzaamheid van het oppervlak of de cosmetische aspecten ter beoordeling door belanghebbenden worden meegenomen. Specificeer het anodiseertype (Type II helder, Type III hard geanodiseerd, kleur), dikte en eventuele maskeervereisten op de tekening. Het anodiseren gaat naar onze goedgekeurde afwerkingspartner en duurt doorgaans 2 tot 3 werkdagen. Als het prototype puur bedoeld is voor interne dimensionale validatie, bespaart -het machinaal bewerken u die dagen en de afwerkingskosten.

Vraag: Wat is de minimale hoeveelheid die u gebruikt voor een CNC-prototypetaak?

Eén deel. We voeren regelmatig prototypeopdrachten voor afzonderlijke-eenheden uit, - proefcomponenten voor implantaten, op maat gemaakte bevestigingselementen, eenmalige- kleplichamen. De eenheidskosten voor een enkel onderdeel zijn hoger dan voor een run van 10 onderdelen, omdat de installatie over minder onderdelen wordt afgeschreven, maar er is geen minimale bestelhoeveelheid. Als je één onderdeel nodig hebt om een ​​concept te valideren, dan is dat een geldige taak.

Vraag: Hoe werkt hetCNC-prototypebewerking versus 3D-printenkosten vergelijken voor een kleine aluminium behuizing, bijvoorbeeld 80 mm × 60 mm × 30 mm?

Voor een eenvoudige behuizing van dat formaat zal 3D-printen met plastic (SLA of SLS) doorgaans goedkoper en sneller zijn voor een visueel/vormcontrole-prototype - onder de $ 100 en 1 à 2 dagen. CNC in aluminium voor dezelfde behuizing kost tussen de $150 en $400, afhankelijk van de complexiteit van de functies, met een doorlooptijd van 3 tot 5 dagen. Het CNC-onderdeel biedt u productie--equivalent materiaal, echte schroefdraad en een oppervlakteafwerking die u daadwerkelijk kunt anodiseren. Als het prototype een functionele test ondergaat of productieprestaties moet vertegenwoordigen, is het kostenverschil gerechtvaardigd. Als het op een bureau ligt voor een beoordeling door belanghebbenden, is 3D-printen de juiste keuze.