5 veelvoorkomende mythen over metalen 3D-printkosten - ontkracht

Bij Stratasys Direct Manufacturing ontvangen onze projectingenieurs vaak de vraag: Wat beïnvloedt de kosten van 3D-geprinte metalen orders? Onderdelengrootte en geometrie beïnvloeden begrijpelijk de prijs, maar er zijn andere details die de kosten van 3D-printdiensten kunnen veranderen. Soms zijn er misvattingen over metalen additieve productie (AM) die ontwerpers en ingenieurs kunnen ontmoedigen de technologie na te streven.

We hebben vijf misvattingen over wat de prijs van additieve metalen onderdelen beïnvloedt en wor op te focussen om kosteneffectieve onderdelen te waarborgen, opgesplitst.

1. Ontwerpen voor het AM-proces

Onderdelgeometrie is vaak de grootste kostenfactor in een 3D-printproject. Ontwerp bepaalt grootte, complexiteit en de hoeveelheid materiaal die nodig is voor het onderdeel. De ingenieurspraktijk Design for Additive Manufacturing (DFAM) wordt door ingenieurs gebruikt om producten te vereenvoudigen en te optimaliseren voor productie met AM-technologie. Zonder de traditionele en productiebeperkingen zijn complexe ontwerpen kosteneffectiever met AM.

Daarnaast beïnvloedt de geometrie van een 3D-geprint onderdeel het aantal benodigde steunstructuren, en de hoeveelheid steunmateriaal die gebruikt wordt om uw ontwerp te vervaardigen, beïnvloedt de prijs. Ontwerpen met zelfondersteunende hoeken (meestal rond 45 graden of meer) gebruiken minder steunmateriaal en kunnen helpen zowel materiaalkosten als bouwtijd te verlagen. Hoe meer steunstructuren, hoe hoger de prijs van een onderdeel.

Onderdelenoriëntatie speelt ook een cruciale rol in het aantal benodigde steunstructuren. Hernorientatie kan de hoeveelheid materiaal die nodig is voor de steunstructuren dramatisch verminderen, waardoor de kosten dalen. Het bepalen van de optimale oriëntatie is een balans tussen kosten en de integriteit van een onderdeel; bijvoorbeeld, horizontaal bouwen op het XY-vlak om kosten te besparen kan resulteren in verlies van kenmerkdefinitie, vastgelopen steunstructuren, en nog erger; een onbruikbaar onderdeel omdat het uit tolerantiën is vervormd.

Wanneer u ontwerpt voor AM, onthoud:

• Ontwerp voor functionaliteit met 3D-printen in plaats van zich zorgen te maken over gereedschapsbeperkingen
• Complexiteit is niet de kostendriver in het additieve proces
• Optimaliseer uw ontwerp met zelfondersteunende hoeken (meestal rond 45 graden of meer)
• Gebruik een druppelvorm voor interne doorvoeringen om steunstructuren te vermijden
• Ontwerp voor prestaties en onderdeelconsolidatie om het aantal assemblage-onderdelen te verlagen dat vereist is voor constructie

Leer meer over DFAM door onze ontwerpgids voor DMLM te downloaden »

2. Kiezen van uw metaallegering materiaal

Een andere grote kostenfactor is welk AM metaalmateriaal u kiest voor uw project. Van een gietgraad aluminium tot mechanisch geavanceerde metalen zoals Nikkel Legering 718, is er een scala aan materialen om een verscheidenheid aan toepassingsbehoeftes aan te pakken. Veel metalen kosten meer vanwege hun prestatie-eigenschappen, zoals chemische bestendigheid, biokompatibiliteit en vloeistof zuurstof compatibiliteit.

Het kan verleidelijk zijn om een superlegering of hoogsterkte metaal te kiezen, maar als uw toepassing alleen nodig is voor pas- of functietests of het onderdeel slechts voor een enkele operatie zal worden gebruikt, moet u overwegen meer kosteneffectieve materialen. Additieve metalen zoals roestvrij staal 316L en aluminium AlSi10Mg zijn perfect voor lagere-kosten prototypes en bieden nog steeds goede thermische eigenschappen en sterkte.

3. Volumes balanceren met kosten

Wanneer uw project lagere volumes vereist (typisch 1 - 1.000) is 3D-printen een goede productieoptie. Het wordt een nog betere pasvorm als elk onderdeel van het project gecustomiseerd is. Een hoge mix van onderdelen door serialisatie of andere onderscheidingen is kosteneffectiever om te produceren zonder traditionele productiebeperkingen. Het ontwikkelen van de gereedschappen of patronen voor een laag-volume project met customisatie zou hoogst duur zijn.

Bijvoorbeeld, Dr. Dana Piasecki en zijn kleine bedrijf DanaMed™ ontwikkelden een uniek chirurgisch apparaat genaamd de Pathfinder™ ACL Gids. Het instrument is specifiek gevormd om de anatomie van een knie te matchen met zes afzonderlijke versies om de grootte van een patiëntsknie en de verschillen van rechter en linkerknie te accommoderen. DanaMed produceerde de onderdelen met DMLM in Nikkel Legering 718, en vond 3D-printen ongeveer 97% goedkoper per onderdeel vergeleken met investeringsgieten van de gewenste hoeveelheid instrumenten.

Lees meer over DanaMed's Pathfinder »

4. Secundaire operaties en na-verwerking

Kritiek voor de productie van additieve metalen onderdelen zijn de na-processen die gebruikt worden om klantspecificaties te halen. Naarmate nieuwe toepassingen en materialen voor additieve metalen worden ontwikkeld, hebben na-verwerkingsmogelijkheden zich ook uitgebreid om gewenste afwerkingen en kritische onderdeelkenmerken te bedienen. Sommige klanten zijn bezorgd dat 3D-geprinte metalen onderdelen zwak zijn en veel secundaire operaties nodig hebben voor versterking. Maar in het algemeen bereiken DMLM-onderdelen geweldige resultaten met mechanische eigenschappen boven gietgraad componenten en presteren op gesmeed niveau.

Stratasys Direct biedt warmtebehandelingen, bewerking, aanlassen, alsook basis media straal of machine afwerking van as-built (250-350 μin RA) tot een spiegelafwerking of een andere gespecificeerde afwerking. Deze operaties zijn misschien nodig als uw onderdelen hogere eisen hebben, maar sommige prototypes of niet-structurele/lastdragende componenten vereisen misschien geen secundaire processen. Het is het beste om te beoordelen of na-verwerking noodzakelijk is of of u een as-built onderdeel kunt gebruiken om de totale kosten te besparen.

Leer meer over beschikbare na-verwerking voor DMLM-onderdelen »

5. Inspectie- en kwaliteitsborgingsoperaties

Additief geproduceerde onderdelen kunnen zwaar onder de loep worden genomen bij een bedrijf dat begint AM te integreren in hun productontwikkeling. Om interne zorgen te kwijten, kunnen ontwerpers en ingenieurs kiezen voor meer inspecties en kwalificaties dan nodig. 100 procent inspectie kan nodig zijn, maar veel keren kan het benutten van statistische steekproeven en kritieke factoren voor uw inspectie de kosten die geassocieerd zijn met QC-functies verlichten.

Inspectie en kwalificatie kunnen dure operaties zijn, vooral omdat het de levertijd van het project verhoogt. We adviseren elke klant om te evalueren welk type inspectie-operaties u nodig hebt voor uw toepassing. Terwijl sommige kwaliteitsinspecties vereist kunnen zijn afhankelijk van industrie- en toepassingseisen, zijn niet alle inspecties nodig voor kleinere, functionele prototypes.

Wanneer u klaar bent om uw DMLM-project te starten, houd deze vijf dingen in gedachten en raadpleeg een projectingenieur om de beste balans van onderdeelprestaties en kosten te waarborgen.