النماذج الأولية السريعة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي: عندما تكون السرعة مهمة ويجب أن يعمل الجزء فعليًا
يقوم المهندس الميكانيكي الخاص بك بإنهاء نموذج CAD يوم الجمعة. مراجعة المنتج ستكون خلال ثلاثة أسابيع. أنت بحاجة إلى غلاف ألومنيوم عملي - مادة حقيقية، وتفاوتات حقيقية، وخيوط تتفاعل فعليًا مع - لاختبار الملاءمة، والتحقق من صحة تصاريح التجميع، والدخول إلى ذلك الاجتماع بشيء يمكنك تسليمه حول الطاولة.
هذا هو السيناريو حيث التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النماذج الأولية السريعةيكسب مكانه. ليس كل نموذج أولي يحتاج إليه. ولكن عندما يتعين على الجزء أن يعمل مثل أحد مكونات الإنتاج -، فإن تحمل التسامح، وتحمل الحمل، والبقاء على قيد الحياة خلال الدورة الحرارية، وملاءمته للتجميع مع -الأجهزة المشتراة - لن يوفر لك العنصر النائب المطبوع ثلاثي الأبعاد- البيانات التي تحتاجها. أنت بحاجة إلى قطع جزء من المادة الفعلية إلى المواصفات الفعلية.
الخطأ الذي ترتكبه معظم فرق الإنتاج في هذه المرحلة ليس اختيار العملية الخاطئة. إنه لا يفكر بوضوح فيما يهدف إليه النموذج الأولي بالفعل. أجب عن هذا السؤال أولاً، وسيتبع ذلك اختيار العملية بشكل منطقي.
ما الذي تعنيه النماذج الأولية السريعة باستخدام الحاسب الآلي في الواقع من الناحية العملية
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النماذج الأولية السريعةليست فئة خدمة منفصلة ذات معدات خاصة. إنها عملية طحن وخراطة قياسية باستخدام الحاسب الآلي -، وخراطة سويسرية - يتم تنفيذها من خلال جدولة قائمة انتظار قصيرة-، وإعداد محسّن لعمليات تشغيل الكمية الفردية أو الصغيرة-، ومراجعة العملية التي تكتشف مشكلات سوق دبي المالي قبل بدء القطع وليس بعده.
يأتي الجزء "السريع" من شيئين: عدم وجود مهلة زمنية للأدوات (على عكس قولبة الحقن أو الصب بالقالب، يبدأ CNC من ملف CAD وكتلة من المواد)، وتحديد أولويات أرضية المتجر التي تحصل على وظائف النموذج الأولي من خلال قائمة الانتظار في أيام بدلاً من أسابيع.
بالنسبة لجزء بسيط من الألومنيوم - مبيت وقوس وكتلة متشعبة - يمكننا عادةً الانتقال من ملف CAD مؤكد إلى الجزء الذي تم شحنه خلال 3 إلى 5 أيام عمل. تعمل الهندسة المعقدة أو التفاوتات الصارمة على ميزات متعددة أو مواد مثل التيتانيوم على توسيع ذلك. ولكن بالنسبة للأجزاء التي تحتاجها معظم فرق تطوير المنتجات فعليًا في مرحلة التحقق من الصحة، فإن الجدول الزمني قصير حقًا.
الشيء الذي يبطئ وظائف النماذج الأولية باستمرار ليس وقت الآلة. إنها مشكلات في الرسم - وسائل شرح التسامح غير المكتملة، أو مواصفات تشطيب السطح المفقودة، أو وسائل شرح الخيط بدون تعيينات للفئة، أو سمك الجدار الذي لا يمكن الاحتفاظ به في المادة المحددة. تضيف مراجعة سوق دبي المالي قبل بدء المهمة بضع ساعات. يؤدي اكتشاف مشكلة التثبيت بعد قطع الجزء الأول إلى إضافة أيام.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للنماذج الأولية مقابل الطباعة ثلاثية الأبعاد: استخدم الأداة المناسبة
النقاش بينالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي النموذج الأولي مقابل الطباعة ثلاثية الأبعادلديه إجابة واضحة بمجرد أن تكون واضحًا بشأن ما يجب أن يفعله النموذج الأولي. ولا تفوز أي من العمليتين عالميًا. يجيبون على أسئلة مختلفة.
| معايير التقييم | التصنيع باستخدام الحاسب الآلي | الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (DMLS/SLM) | الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد (FDM/SLA) |
|---|---|---|---|
| خصائص المواد | الإنتاج-مكافئ | بالقرب من-الإنتاج (بعض التباين) | أضعف بكثير من الإنتاج |
| التسامح الأبعاد | ±0.005–0.02 ملم قياسي | ±0.05–0.1 ملم نموذجيًا | ±0.1–0.3 ملم نموذجيًا |
| تشطيب السطح (كما تم إنشاؤه-) | را 0.8-3.2 ميكرومتر | Ra 5–15μm (يتطلب المعالجة اللاحقة-) | Ra 5–50μm حسب العملية |
| المهلة الزمنية (1-5 أجزاء) | 3-7 أيام | من 5 إلى 14 يومًا (بما في ذلك-المعالجة اللاحقة) | 1-3 أيام |
| تكلفة الجزء المعدني البسيط | واسطة | عالي | قليل |
| الأفضل ل | التحقق من الصحة الوظيفية، وفحوصات الملاءمة، واختبار الإنتاج-التمثيلي | هندسة داخلية معقدة، وبنية محسنة للطوبولوجيا-. | النماذج المرئية، والفحوصات المبكرة للشكل/الملاءمة، وعدم تحمل-الحمل-. |
| خيوط، ثقوب مستغلة | قطع أصلي - مباشرة | يتطلب ما بعد -التصنيع الآلي | يتطلب إدخالات أو -معالجة بعدية |
| سرعة تكرار التصميم | أبطأ (كل تغيير يتعلق بالأجهزة-) | واسطة | سريع |
الحكم الصادق: بالنسبة للنماذج الأولية التي ستخضع للاختبار الوظيفي -، تحميل الإجهاد، والتدوير الحراري، والتجميع باستخدام أجهزة الإنتاج، وعينات التقديم التنظيمية - يعد CNC دائمًا هو الاختيار الصحيح للأجزاء المعدنية. تعتبر خصائص المواد مكافئة للإنتاج-لأنك تقوم بالقطع من نفس مخزون الشريط الذي سيستخدمه مسار الإنتاج. يحتوي الجزء المعدني المطبوع ثلاثي الأبعاد- على اختلافات في البنية المجهرية عن المخزون المطاوع والتي تكون مهمة عندما يكون الجزء تحت الحمل.
بالنسبة إلى -المرحلة المبكرة من فحوصات الشكل والملاءمة حيث تتأكد فقط من أن الشكل منطقي وأن مفهوم التجميع يعمل، فإن الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد أسرع وأرخص وملائمة تمامًا. الخطأ هو استخدامه بعد تلك المرحلة عندما تحتاج بيانات النموذج الأولي إلى تمثيل أداء الإنتاج.
عندما يتم ضغط المهلة الزمنية للنماذج الأولية السريعة باستخدام الحاسب الآلي - وعندما لا يحدث ذلك
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النماذج الأولية السريعة مهلةلها حدود حقيقية، وفهمها يساعدك على التخطيط حولها بدلًا من أن تتفاجأ.
| عامل | التأثير على المهلة الزمنية | ما يمكنك القيام به |
|---|---|---|
| تعقيد الجزء (عدد الإعدادات) | يضيف كل إعداد إضافي 0.5-1 يوم | تصميم للحد الأدنى من الإعدادات؛ ناقش استراتيجية التثبيت مقدمًا |
| توافر المواد | قد تحتاج السبائك الغريبة (التيتانيوم والإنكونيل) إلى عملية شراء تستغرق من 2 إلى 3 أيام | تأكيد مخزون المواد قبل تأكيد الجدول الزمني |
| ضيق التسامح | تتطلب الميزات الفرعية -±0.01 مم عمليات قطع أبطأ والتحقق من CMM لكل - ميزة | ضع علامة على -ميزات التسامح الصارمة بشكل صريح؛ لا تقم بتغطية-بطبقة ±0.005 مم |
| اكتمال الرسم | تؤدي المطبوعات غير المكتملة إلى ظهور أسئلة سوق دبي المالي التي تؤدي إلى إيقاف المهمة مؤقتًا | إرسال نسخة مطبوعة كاملة مع جميع وسائل الشرح؛ نموذج ثنائي الأبعاد + 3D |
| ما بعد المعالجة-(الأنودة، والطلاء) | يضيف 2-5 أيام حسب العملية والبائع | تأكد مما إذا كانت هناك حاجة إلى إنهاء النموذج الأولي أم مجرد تشغيل الإنتاج |
| كمية | 1–3 أجزاء: الحد الأدنى من تأثير قائمة الانتظار. 20+ الأجزاء: الجدول الزمني كعملية إنتاج صغيرة | كن واضحًا في طلب عرض الأسعار ما إذا كان هذا نموذجًا أوليًا أم إنتاجًا جسريًا |
إحدى التفاصيل التي تفاجئ العملاء هي أن معالجة ما بعد الانتهاء من السطح-غالبًا ما تتم وفقًا لجدول زمني مختلف عن المعالجة الآلية. الجزء الذي يمكن للآلات أن تجلس فيه في يومين في انتظار الأنودة لمدة ثلاثة آخرين. إذا كان النموذج الأولي الخاص بك لا يحتاج وظيفيًا إلى اللمسة النهائية المؤكسدة -، فأنت تختبر التوافق الميكانيكي، وليس مقاومة التآكل أو مستحضرات التجميل - حدد "كما هو الحال-مُشكل آليًا" ووفر الوقت. ونضع علامة على ذلك أثناء عرض الأسعار في كل وظيفة يتم تطبيقها فيها.
المواد اللازمة لأجزاء النموذج الأولي باستخدام الحاسب الآلي: ما يحدده المهندسون فعليًا
يجب أن يتطابق اختيار المواد في مرحلة النموذج الأولي مع المادة التي سيتم تصنيع جزء الإنتاج منها. إن استخدام الألومنيوم 6061 لنموذج أولي للجزء الذي سيكون في النهاية 7075 يمنحك بيانات صلابة وقوة مضللة. يمنحك استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 لنموذج أولي للمكون الطبي 316L سلوكًا مختلفًا للتآكل في اختبارات التحقق من الصحة.
ومع ذلك، فإن المواد النموذجية الأكثر شيوعًا لـأجزاء النموذج الأولي CNC ذات الحجم المنخفضفي الصناعات التي نخدمها:
الألومنيوم 6061-T6- الإعداد الافتراضي لمعظم العلب الميكانيكية والأقواس والمكونات الهيكلية. سريع في الماكينة، واستقرار جيد للأبعاد، ويأخذ الأنودة بشكل جيد. إذا كان جزء الإنتاج أيضًا 6061، فهذا يمثل نموذجًا أوليًا نظيفًا -لـ-like.
الألومنيوم 7075-T6- عندما يحتاج جزء الإنتاج إلى قوة أعلى. أصعب قليلاً في الماكينة من 6061، ومدة زمنية مماثلة. حدد متى يكون أداء محمل الحمل للنموذج الأولي مهمًا.
غير القابل للصدأ 316L- معيار لمكونات الأجهزة الطبية، وأجزاء التلامس السائلة-، وأي شيء يدخل في بيئة مسببة للتآكل. تستغرق الآلة وقتًا أطول من الألومنيوم؛ ميزانية يوم إضافي.
التيتانيوم Ti-6Al-4V- التطبيقات الفضائية والطبية حيث تكون نسبة القوة-إلى-الوزن أمرًا بالغ الأهمية. أبطأ بكثير للآلة من الفولاذ. النموذج الأولي من التيتانيوم الذي يستغرق يومين في الألومنيوم سيستغرق عادةً من أربعة إلى خمسة. فرق التكلفة حقيقي - ولكن إذا كان اختبار التحقق الخاص بك يشتمل على الحمل أو التعب أو التوافق الحيوي، فلا يوجد بديل.
النحاس C360- الموصلات، أجسام الصمامات، التركيبات الملولبة. الآلات بسرعة، تحمل التفاوتات الصارمة بشكل جيد.
أجزاء النموذج الأولي CNC ذات الحجم المنخفض: محركات التكلفة التي يجب عليك فهمها
انخفاض تكلفة أجزاء النموذج الأولي باستخدام الحاسب الآليأكثر لكل وحدة من أجزاء الإنتاج لأسباب يمكن التنبؤ بها وتستحق الفهم - وليس مجرد قبولها كما هو معطى.
تكلفة الإعداد هي المحرك الأكبر. تستغرق برمجة مسار أدوات CAM، وتثبيت الجزء، وإجراء اختبار القطع نفس الوقت تقريبًا سواء كنت تصنع جزءًا واحدًا أو خمسين. في عملية إنتاج مكونة من 50 جزءًا، يتم استهلاك تكلفة الإعداد هذه إلى جزء صغير من سعر الوحدة. في نموذج أولي مكون من 3 أجزاء، فإنه يهيمن.
وقت الآلة هو المحرك الثاني. تعمل ماكينات CNC بسعر 50–$100+ في الساعة للمعدات ذات 5 محاور. يساهم الجزء الذي يستغرق 90 دقيقة من وقت الماكينة بسعر 80 دولارًا في الساعة بمبلغ 120 دولارًا في تكلفة الوحدة قبل أخذ المواد والأدوات والفحص في الاعتبار.
إن هدر المواد أمر حقيقي ولكنه مبالغ فيه في كثير من الأحيان. قد تنتج كتلة ألومنيوم مقاس 100 مم × 100 مم × 50 مم جزءًا يزن 200 جرام - والباقي عبارة عن رقائق. تعد التكلفة المادية للرقائق تكلفة حقيقية، ولكنها نادرًا ما تكون العامل المهيمن على الألومنيوم.
عادةً ما تكون تكاليف الفحص العامة على أجزاء النموذج الأولي أعلى من أجزاء الإنتاج - لأن المقالة الأولى لمهمة جديدة تتطلب فحص الأبعاد الكاملة مقابل كل وسيلة شرح طباعة، وليس عينة إحصائية. بالنسبة للصناعات الخاضعة للتنظيم (الطب والفضاء)، تعتبر حزمة التفتيش في حد ذاتها بمثابة منتج قابل للتسليم.
إذا كانت ميزانية النموذج الأولي الخاص بك مقيدة، فإن الرافعتين الأكثر فعالية هما: تبسيط الشكل الهندسي لتقليل وقت الماكينة وعدد الإعداد، والسؤال بوضوح عما إذا كانت مواصفات النهاية مطلوبة لهذه المرحلة. كلاهما قرارات التصميم والتخطيط، وليس قرارات التفاوض مع الموردين.
كيف تتعامل MID Precision مع عمل النموذج الأولي
نحن نقوم بتشغيل النموذج الأولي وأعمال الإنتاج ذات الحجم المنخفض- كمسار خدمة محدد - وليس كمخلفات يتم ضغطها بين عمليات الإنتاج الكبيرة. تحصل وظائف النموذج الأولي في MID على مراجعة سوق دبي المالي قبل انتهاء عرض الأسعار. تغطي هذه المراجعة وسائل شرح التسامح التي تتجاوز ما تدعمه الهندسة، وسمك الجدار الذي قد يسبب مشاكل في التثبيت، ومواصفات الخيوط التي تحتاج إلى تعيينات فئة، وأي ميزات حيث يؤدي تعديل بسيط في التصميم إلى تقليل التكلفة أو المخاطر بشكل كبير.
في مهمة حديثة - كتلة مشعب هوائي 6061-T6 مع ثمانية منافذ M5 وتفاوت تجويف يبلغ ±0.01 مم على مقعد الصمام المركزي - اكتشفت مراجعة سوق دبي المالي أن اثنين من مواضع المنافذ سيتطلبان إعدادًا رابعًا لم يكن واضحًا من النموذج ثلاثي الأبعاد. لقد وضعنا علامة عليه قبل القطع، وقام العميل بتغيير موضع منفذ واحد بمقدار 2 مم في التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، وتم تنفيذ المهمة في ثلاثة إعدادات بدلاً من أربعة. الجزء الذي تم شحنه في اليوم الرابع من الطباعة المؤكدة. هذا هو نوع الاتصال الذي يتم إجراؤه فقط إذا قرأ شخص ما الرسم بالفعل قبل برمجته.
ملكناالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي النماذج الأولية السريعةتغطي الخدمة طحن 3- محاور، و4 محاور، و5 محاور، وخراطة CNC، وخراطة CNC سويسرية للمكونات الدقيقة ذات القطر الصغير. المهلة القياسية لمعظم عمليات تشغيل النماذج الأولية هي من 3 إلى 7 أيام عمل من حزمة الرسم ثنائية الأبعاد +3 المؤكدة. المواد من سبائك الألومنيوم مروراً بالفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والنحاس والنحاس واللدائن الهندسية.
إذا كان وقت مشروعك-حرجًا،تحدث إلى مهندسيناقبل أن ترسل طلب عرض الأسعار -، يمكن أن تؤدي محادثة مدتها 10 دقائق حول أسلوب التثبيت وأولويات التسامح إلى اختصار يوم أو يومين من الجدول الزمني حتى قبل أن تبدأ المهمة.
أرسل لنا الطباعة الخاصة بكوسنقوم بإرجاع عرض أسعار مع مذكرة سوق دبي المالي خلال 24 ساعة. لنموذج أولي منخفض الحجم وإنتاج الجسوريعمل، نقوم بالرد على الاستفسارات في نفس يوم العمل.
التعليمات
س: تصميمي لا يزال يتغير. هل يجب أن أنتظر حتى يتم الانتهاء منه قبل الحصول على نموذج أولي لـ CNC؟
ليس بالضرورة. إذا كانت التغييرات بسيطة في مواضع الميزات - وأحجام الثقب ووسائل شرح نصف القطر -، فغالبًا ما يكون الحصول على النموذج الأولي الأول ودمج التغييرات في التشغيل الثاني أسرع من انتظار تجميد التصميم. تكون تكلفة الإعداد في الجولة الثانية أقل لأن برمجة CAM تستمر بشكل كبير. من المنطقي الانتظار إذا كانت الهندسة الأساسية لا تزال في حالة تغير مستمر، لأن التغيير الكبير في الشكل يعني إعادة -البرمجة من الصفر. أخبرنا بمكان التصميم في دورة المراجعة عندما تستفسر - سننصحك بشأن ما إذا كان يستحق القطع الآن أو الاحتفاظ به.
س: نحتاج إلى أن يتطابق النموذج الأولي مع مادة الإنتاج وينهي تمامًا - مؤكسد 6061-T6 بنفس مواصفات تشغيل الإنتاج. هل يمكنك فعل ذلك؟
نعم، وهذا هو القرار الصحيح إذا كان النموذج الأولي سيخضع لاختبار الشكل/الملاءمة/الوظيفة الذي يتضمن متانة السطح أو مواد التجميل لمراجعة أصحاب المصلحة. حدد نوع الأنودة (النوع الثاني الشفاف، النوع الثالث الأنودة الصلبة، اللون)، والسمك وأي متطلبات إخفاء على الرسم. تذهب عملية الأكسدة إلى شريك التشطيب المعتمد لدينا وتضيف عادة 2-3 أيام عمل. إذا كان النموذج الأولي مخصصًا فقط للتحقق من صحة الأبعاد الداخلية، حيث أن -التصنيع الآلي يوفر عليك تلك الأيام وتكلفة التشطيب.
س: ما هو الحد الأدنى للكمية التي ستقوم بتشغيلها على مهمة النموذج الأولي باستخدام الحاسب الآلي؟
جزء واحد. نحن نقوم بتشغيل-مهام النموذج الأولي للوحدة بشكل منتظم - لمكونات تجريبية للزرع، وعناصر تثبيت مخصصة، و-جسم صمام واحد. تكلفة الوحدة لجزء واحد أعلى من التشغيل المكون من 10 أجزاء لأن الإعداد يتم استهلاكه عبر عدد أقل من القطع، ولكن لا يوجد حد أدنى لكمية الطلب. إذا كنت بحاجة إلى جزء واحد للتحقق من صحة المفهوم، فهذه مهمة صالحة.
س: كيفالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي النموذجي مقابل الطباعة ثلاثية الأبعادمقارنة التكلفة لعلبة ألومنيوم صغيرة، على سبيل المثال 80 مم × 60 مم × 30 مم؟
بالنسبة إلى حاوية بسيطة في نطاق الحجم هذا، ستكون الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد (SLA أو SLS) عادةً أرخص وأسرع بالنسبة للنموذج الأولي للتحقق البصري/النموذج - بأقل من 100 دولار أمريكي ويوم أو يومين. سيتراوح سعر CNC للألمنيوم لنفس العلبة ما بين 150 إلى 400 دولار اعتمادًا على مدى تعقيد الميزة، مع مهلة زمنية تتراوح من 3 إلى 5 أيام. يمنحك الجزء CNC مادة إنتاجية-مكافئة، وتفاعلًا حقيقيًا للخيوط، ولمسة نهائية للسطح يمكنك أنودةها فعليًا. إذا كان النموذج الأولي سيخضع لاختبار وظيفي أو يحتاج إلى تمثيل أداء الإنتاج، فإن فرق التكلفة له ما يبرره. إذا كان الأمر يتعلق بمكتب لمراجعة أصحاب المصلحة، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الخيار الصحيح.
