Metaal 3D-Printen: Weten Wanneer Het De Juiste Keuze Is

Sinds de invoering heeft metaal additieve productie de aandacht van ingenieurs en tech-enthousiastelingen getrokken vanwege de onconventionele bottom-up benadering en de buzz om wat het kan. Is het echt voordelig om additieve productie te gebruiken voor een deel dat betrouwbaar geproduceerd wordt door subtractieve processen al jaren? Dit artikel bespreekt deze vraag en wijst gevallen uit wanneer metaal 3D-printen een goede keuze kan zijn voor de productie van delen en wanneer niet.

Metaal 3D-printen (DMLS): Procesoverzicht

Conventionele productietechnologieën zoals CNC-bewerking zijn normaal subtractieve processen, wat betekent dat ze materiaal verwijderen om een product te vormgeven, terwijl metaal 3D-printtechnologie additief is. Een van de meest voorkomende en populaire metaal 3D-printtechnologieën is direct metal laser sintering (DMLS).

Het typische DMLS-proces begint met het slicen van de 3D-ontwerp CAD-bestandsdata in uiterst dunne lagen, waardoor effectief een 2D-model voor elke laag wordt gegenereerd.

De machine gebruikt een hoogvermogen optische laser. Binnen het bouwkammergebied zit een materiaalafgifteplatform en een bouwplatform samen met een roller die nieuw poeder over het bouwplatform beweegt. De technologie smelt metaalpoeder tot een vast deel door het lokaal te smelten met de gefocuste laserstraal. Delen worden additief laag voor laag opgebouwd.

Gevalle Wanneer Metaal 3D-printen Te Kiezen

Metaal 3D-printen heeft zijn eigen voordelen ten opzichte van traditionele bewerking. We hebben hier een paar gevallen vermeld wanneer het de moeite waard is om metaal 3D-printen over CNC-bewerking te overwegen.

Uw Ontwerp Is Complex

Wat betreft ontwerpcomplexiteit en vrijheid, heeft metaal 3D-printen een enorme voorsprong op conventioneel. Veel complexe ontwerpen kunnen niet met conventionele technologieën geproduceerd worden met evenveel gemak als met 3D-printen. Bekijk het onderstaande voorbeeld.

Dit type complex ontwerp kan erg moeilijk te bewerken zijn met conventionele technologieën, zelfs met 5-as CNC-machines.

Een ander voordeel hier is de lage kosten van complexiteit. Het maken van complexe mechanische delen via traditionele productie vereist precisie en vaardigheid, vooral voor de montage van complexe delen, wat betekent dat de prijs stijgt met complexiteit. Het is niet het geval met 3D-printen, dat een heel stuk in één proces creëert, in plaats van elk component te maken voordat gemonteerd wordt. Daarom is er geen extra kosten voor complexiteit.

U Hebt Spoedig Metaal Prototypes Nodig

Als het aantal benodigde delen klein is, zeg 1 tot 5 of zo, of voor prototyping, is metaal AM veel meer voordelig. Omdat de kosten bijna hetzelfde zijn voor elke toegevoegde eenheid, is het mogelijk om de benodigde hoeveelheid wijzigingen aan het deel aan te brengen. Het kan gebruikt worden voor prototyping: u gebruikt 3D-printen om een prototype te maken en werkt het prototype bij tot de vereiste functies zijn bereikt. Dit is een cruciale stap voordat het product in massaproductie gaat. Het kan ook tijdens de rest van het productieproces gebruikt worden, om unieke stukken te creëren die meer responsief zijn op uw behoeften.

Ook kan het sneller zijn om metaal 3D-prints te krijgen dan CNC-bewerkte delen. CNC-bewerking vereist normaal meer tijd om materialen op voorraad te hebben, de machine in te stellen, de juiste tooling te krijgen. Als resultaat kan het verschillende weken duren om het eerste deel in handen te hebben. Voor 3D-printen, zelfs voor DMLS wat complexer is dan traditionele, kan het deel on-demand geprint en verzonden worden zonder ramp-up of tooling, wat resulteert in kortere levertijden vergeleken met conventionele technologieën. De combinatie van de verminderde levertijd en het efficiëntere prototypingproces verlaagt de doorlooptijd. Dit is een van de grootste voordelen van metaal 3D-printen.

U Wilt Lichte en Duurzame Componenten

Luchtvaart- en medische industrieën vereisen van nature lichte maar duurzame delen. Superlegeringen zoals Inconel 718, AlSi10Mg, Kobalt-chroom zijn bekend om lichter te zijn dan hun conventioneel bewerkte tegenhangers. Het produceren van een deel met deze legeringen maakt ze van nature lichtgewicht. Als voorbeeld, GE's bekende 3D-geprinte brandstofinjectoren voor de LEAP-motorenfamilie bestonden vroeger uit 20 discrete onderdelen van onafhankelijke leveranciers, maar het gebruik van direct metal laser sintering (DMLS) resulteerde in een enkel-component die 25 procent lichter is en vijf keer sterker dan de oorspronkelijke onderdelen. Klik hier voor meer informatie.

U Wilt Verspilling Van Materiaal Vermijden

3D-printen is uiterst hulpbron-efficiënt aangezien het enige verbruikte materiaal is wat onder de laser passeert (of door de extruder, etc.), terwijl traditionele CNC-bewerking schroeven en kleine metaalstukken achterlaat die gerecycled moeten worden. Het feit dat fabrikanten niet zoveel van een gegeven product hoeven te produceren om de opzetkosten te rechtvaardigen, vermindert ook afval.

Nadelen Van Het Kiezen Van Metaal 3D-printen

Naast de voordelen die metaal 3D-printen bezit ten opzichte van conventionele technologieën, zijn er een paar overwegingen waar het adviseren van de laatste aanbevolen is.

Korrelige Oppervlakteafwerking

3D-printen is een additief proces, wat betekent dat oppervlakken niet zo glad zullen zijn als met CNC-bewerking, en dat het niet zo gemakkelijk zal zijn om de gewenste oppervlaktetexturen te produceren. Als de oppervlaktetextuur belangrijk is voor u, moet CNC-bewerking overwogen worden. Niettemin zijn er veel nabewerkingstechnieken beschikbaar om ondersteuningsstructuren te verwijderen, de afwerking te verbeteren en de esthetiek te verbeteren, de kosten stijgen daarbij ook.

Minder Sterke Delen

Vanwege de additieve technologie zelf, kunnen metaal 3D-geprinte delen niet zo sterk zijn als degene bewerkt uit een massief metaalblok. De uiteindelijke sterkte hangt af van het ontwerp, de grootte en het materiaal, maar in het algemeen is de druksterkte van metaal 3D-prints gemiddeld 40-50% lager dan van CNC-bewerkte delen.

Durzame Serieproductie

Het wordt goedkoper om massaal te produceren via CNC-bewerking. Massaproductie is nog steeds een enorme beslissende factor in de industrieën en dit is waar 3D-printen achterblijft en de snelheid waarmee een 3D-printer een object kan monteren, verblindt vaak in vergelijking met de traditionele montageband.

Beperkt Bouwvolume

Wanneer een grote deelafmeting vereist is, is het altijd beter om met CNC-bewerking te gaan. Bijvoorbeeld, de maximale deelafmeting die bereikt wordt met DMLS is 250 x 250 x 325 mm en voor CNC-bewerking is het 2000 x 800 x 1000 mm. De groottevergelijking toont duidelijk de onmacht van 3D-printen in het produceren van grote delen vanwege de beperkte poederbedgrootte.

Beperkte Materiaalselectie

Conventionele productieopties zoals injectiegieten en CNC-bewerking kunnen een hoge materiaalselectie bieden. Bij metaal 3D-printen is de materiaalselectie lager, wat een beperkende factor kan zijn wanneer specifieke materialen nodig zijn voor het vereiste deel en in overweging genomen moet worden bij het beslissen welke technische eigenschappen u wilt dat uw product heeft. Op dit moment hebben we bij Xometry vijf metaal/legeringpoeders die DMLS ondersteunen, terwijl als het vereiste deel een ander materiaal nodig heeft, er geen andere optie is dan traditionele bewerkingsprocessen.

Samenvatting

Het kan niet gezegd worden dat metaal 3D-printen traditionele productietechnologieën in alle aspecten vervangt, aangezien beide hun eigen set voordelen hebben waar ze schitteren en nadelen waar ze niet schitteren. Hier is een kort overzicht van de sterktes van beide technologieën:

Als u kant-en-klaar ontwerpen heeft, voel u vrij om een offerte aan te vragen voor zowel CNC-bewerking als DMLS 3D-printen in onze Instant Quoting Engine om prijzen en levertijden te vergelijken.