5 misvattingen over de kosten van 3D-printen van metaal

Bij Stratasys Direct Manufacturing krijgen onze projectingenieurs vaak de vraag:Wat beïnvloedt de kosten van 3D-geprinte metaalorders? De grootte en geometrie van onderdelen zijn begrijpelijkerwijs van invloed op de prijs, maar er zijn andere details die de kosten van 3D-printservices kunnen veranderen. Soms bestaan ​​er misvattingen over metaaladditieve fabricage (AM) die ontwerpers en ingenieurs kunnen ontmoedigen om de technologie na te streven.

We hebben vijf misvattingen op een rijtje gezet over wat van invloed is op de prijsstelling van additieve metalen onderdelen en waar we ons op moeten concentreren om kosteneffectieve onderdelen te garanderen.

1. Ontwerpen voor het AM-proces

Onderdeelgeometrie is vaak de grootste kostenfactor in een 3D-printproject. Het ontwerp bepaalt de 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 met AM kosteneffectiever.

Bovendien beïnvloedt de geometrie van een 3D-geprint onderdeel het aantal benodigde ondersteuningen, en de hoeveelheid ondersteuningsmateriaal die wordt gebruikt om uw ontwerp te vervaardigen, heeft invloed op de prijs. Ontwerpen met zelfdragende hoeken (meestal rond de 45 graden of meer) gebruiken minder ondersteunend materiaal en kunnen zowel materiaalkosten als bouwtijd helpen verminderen. Hoe meer steunen, hoe hoger de prijs van een onderdeel.

Gedeeltelijke oriëntatie speelt ook een cruciale rol in het aantal benodigde ondersteuningen. Heroriëntatie kan de hoeveelheid materiaal die nodig is voor de steunen drastisch verminderen, waardoor de kosten worden verlaagd. Het bepalen van een optimale oriëntatie is een balans tussen kosten en de integriteit van een onderdeel; horizontaal bouwen op het XY-vlak om kosten te besparen kan bijvoorbeeld leiden tot verlies van kenmerkdefinitie, vastzittende ondersteuningen en erger nog; een onbruikbaar onderdeel omdat het buiten de tolerantie is geraakt.

Onthoud bij het ontwerpen voor AM:

• Ontwerp voor functie met 3D-printen in plaats van je zorgen te maken over gereedschapsbeperkingen
• Complexiteit is niet de kostenfactor in het additieve proces
• Optimaliseer uw ontwerp met zelfdragende hoeken (meestal rond de 45 graden of meer)
• Gebruik een traanvorm voor interne doorgangen om steunen te vermijden
• Ontwerp voor prestaties en consolidatie van onderdelen om het aantal montagecomponenten dat nodig is voor de constructie te verminderen

Lees meer over DFAM door onze ontwerphandleiding voor DMLM te downloaden »

2. Het materiaal van uw metaallegering kiezen

Een andere grote kostenfactor is welk AM-metaalmateriaal u kiest voor uw project. Van aluminium van gietkwaliteit tot mechanisch geavanceerde metalen zoals nikkellegering 718, er is een reeks materialen om aan een verscheidenheid aan toepassingsbehoeften te voldoen. Veel metalen kosten meer vanwege hun prestatie-eigenschappen, zoals chemische resistentie, biocompatibiliteit en compatibiliteit met vloeibare zuurstof.

Het kan verleidelijk zijn om een ​​superlegering of metaal met een hoge sterkte te kiezen, maar als uw toepassing alleen nodig is voor pasvorm- of functietests of als het onderdeel slechts voor een enkele bewerking wordt gebruikt, moet u meer kosteneffectieve materialen overwegen. Additieve metalen zoals roestvrij staal 316L en aluminium AlSi10Mg zijn perfect voor goedkopere prototypes en bieden toch goede thermische eigenschappen en sterkte.

3. Volumes in evenwicht brengen met kosten

Wanneer uw project kleinere volumes vereist (meestal 1 - 1.000), is 3D-printen een goede productieoptie. Het past nog beter als elk onderdeel van het project op maat wordt gemaakt. Een hoge mix van onderdelen als gevolg van serialisatie of andere verschillen is kosteneffectiever om te produceren zonder traditionele productiebeperkingen. Het ontwikkelen van de tooling of patronen voor een klein volumeproject met maatwerk zou erg duur zijn.

Dr. Dana Piasecki en zijn kleine bedrijf DanaMed™ hebben bijvoorbeeld een uniek chirurgisch apparaat ontwikkeld, de Pathfinder™ ACL Guide. Het hulpmiddel is speciaal gevormd om te passen bij de anatomie van een knie met zes afzonderlijke versies om de grootte van de knie van een patiënt en de verschillen tussen de rechter- en linkerknie te accommoderen. DanaMed vervaardigde de onderdelen met DMLM in nikkellegering 718, en vond 3D-printen ongeveer 97% goedkoper per onderdeel in vergelijking met het gieten van de gewenste hoeveelheid gereedschappen door investeringen.

Lees meer over de Pathfinder van DanaMed »

4. Secundaire bewerkingen en nabewerking

Van cruciaal belang voor de productie van additieve metalen onderdelen zijn de nabewerkingen die worden gebruikt om aan de specificaties van de klant te voldoen. Naarmate er nieuwe toepassingen en materialen voor additieve metalen worden ontwikkeld, zijn de nabewerkingsmogelijkheden ook uitgebreid om de gewenste afwerkingen en kritieke componentkenmerken te onderhouden. Sommige klanten zijn bezorgd dat 3D-printen van metalen onderdelen zwak zijn en veel secundaire bewerkingen nodig hebben voor versterking. Maar over het algemeen behalen DMLM-onderdelen geweldige resultaten met mechanische eigenschappen die beter zijn dan de componenten van gietkwaliteit en presteren ze bij smeedeigenschappen.

Stratasys Direct biedt warmtebehandelingen, machinale bewerking, gloeien, evenals basisstralen van media of machinale afwerking van as-built (250-350 μin RA) tot spiegelglans of een andere gespecificeerde afwerking. Deze bewerkingen kunnen nodig zijn als uw onderdelen hogere eisen stellen, maar voor sommige prototypen of niet-structurele/dragende componenten zijn mogelijk geen secundaire processen vereist. Het is het beste om toegang te krijgen als nabewerking nodig is of als u een as-built onderdeel kunt gebruiken om totale kosten te besparen.

Meer informatie over beschikbare nabewerking voor DMLM-onderdelen »

5. Inspectie- en kwaliteitsborgingsoperaties

Additief vervaardigde onderdelen kunnen grondig worden onderzocht bij een bedrijf dat AM begint te integreren in hun productontwikkeling. Om interne zorgen weg te nemen, kunnen ontwerpers en ingenieurs kiezen voor meer inspecties en kwalificaties dan nodig is. 100 procent inspectie kan nodig zijn, maar vaak kan het gebruik van statistische steekproeven en kritische factoren voor uw inspectie de kosten van QC-functies verminderen.

Inspectie en kwalificatie kunnen kostbare operaties zijn, vooral omdat het de doorlooptijd van het project verlengt. We raden elke klant aan om te evalueren wat voor soort inspectiehandelingen u nodig heeft voor uw toepassing. Hoewel sommige kwaliteitscontroles vereist kunnen zijn, afhankelijk van de industrie- en toepassingsvereisten, zijn mogelijk niet alle inspecties nodig voor kleinere, functionele prototypes.

Wanneer u klaar bent om uw DMLM-project te starten, houd dan deze vijf dingen in gedachten en overleg met een projectingenieur om de beste balans tussen onderdeelprestaties en kosten te garanderen.