MJF против обработки с ЧПУ: что лучше для автомобильных прототипов?

Детали PA12, изготовленные с помощью технологии HP Multi Jet Fusion, не работают одинаково во всех направлениях. Удлинение при разрыве составляет около 17 % в плоскости XY, но падает примерно до 9 % вдоль оси Z -, и эта деталь имеет большее значение, чем говорится в большинстве сравнительных статей, особенно когда рассматриваемая деталь представляет собой рычаг с защелкой-, который должен выдерживать многократное сгибание во время цикла проверки. Правильная ориентация сборки, а не просто выбор MJF вместо CNC, часто является тем, что определяет, действительно ли прототип ведет себя как производственная часть, которую он должен представлять.

Это различие является полезной отправной точкой для сравнения 3D-печати MJF и обработки на станках с ЧПУ для автомобильных прототипов, поскольку реальное решение заключается не только в том, «какой процесс лучше» -, а в том, какой процесс, построенный правильно, дает вам деталь, которой вы можете доверять при тестировании, которое собираетесь провести.

В независимых таблицах данных HP стандарт PA12 (через Multi Jet Fusion) указан на следующих цифрах:

Два числа в этом списке заслуживают большего внимания, чем обычно. Во-первых, разделение по удлинению XY/Z означает, что функция защелкивания-подгонки или подвижного-шарнира работает по-разному в зависимости от того, печатается ли гибкая ось в-плоскости или через слои. - условные обозначения ориентации должны быть частью пакета чертежей, а не второстепенной задачей, оставленной типографии. Во-вторых, данные HDT показывают существенный разрыв между вариантами нагрузки 0,45 МПа и 1,8 МПа, что актуально для подкапотных кронштейнов, которые одновременно воспринимают как тепловое воздействие окружающей среды, так и механическую нагрузку; Деталь, которая хорошо расположена рядом с теплым моторным отсеком, может вести себя по-другому, если она также имеет предварительный натяг крепежа.

HP также сообщает, что ее порошковая система High Reusability PA12 возвращает примерно 80 % пригодного к использованию излишка порошка на одну сборку по сравнению с более низкими показателями повторного использования, типичными для селективного лазерного спекания, что является одной из причин, почему стоимость материала MJF в расчете на деталь остается низкой даже при большом количестве итераций проектирования.

Ничто из этого не делает MJF универсальной заменой. ЧПУ остается лучшим выбором, когда:

Деталь изготовлена ​​из металла или специального пластика, не входящего в общий набор материалов MJF (некоторые марки PEEK, ацеталь/делрин, специальные высокотемпературные-специальные смолы).

Допуски должны быть более жесткими, чем примерно ±0,1–0,2 мм, или поверхность уплотнения/опоры должна быть обработана-точно.

Геометрия достаточно проста и блочная, поэтому удаление материала - и, следовательно, время цикла - остаются низкими независимо от процесса.

Конечным методом производства является ЧПУ, и первые детали должны как можно точнее отслеживать качество поверхности и размеры этого процесса.

Типичный достижимый допуск MJF составляет около ±0,2–0,3 мм при средних размерах деталей и имеет тенденцию увеличиваться на более крупных или тонкостенных геометриях, поскольку точность размеров на порошковом-слое обрабатывается пропорционально размеру детали, чего обычно не происходит при механической обработке. Если сопрягаемый интерфейс должен плотно прилегать к существующему металлическому компоненту, обычно это работа на станке с ЧПУ или деталь MJF с добавленной впоследствии обработанной опорной поверхностью.

Учитывая указанный выше зазор в удлинении XY/Z, практическое руководство для консольных рычагов с защелкой-посадками состоит в том, чтобы ориентировать направление изгиба в плоскости XY везде, где это позволяет компоновка конструкции -, где PA12 имеет больший запас удлинения, прежде чем растрескиваться при повторяющемся контакте. Прижимные рычаги, обработанные на станке с ЧПУ-, полностью исключают этот вопрос ориентации, но обычно их производство обходится дороже, поскольку тонкие консольные элементы требуют тщательного планирования траектории движения инструмента и несут реальный риск отклонения или вибрации инструмента на последних проходах.

Для внутренних зажимов, фиксаторов-жгутов проводов и крышек датчиков, которые проходят десятки циклов подключения/отключения во время программы проверки, это часто является решающим фактором в пользу MJF - не только скорость сборки, но и способность поддерживать стабильное усталостное поведение во вложенной партии деталей из одного тиража. Именно поэтому большинство рецензий-оПластиковые защелки MJF для 3D-печати-подходятсходятся на одном и том же совете: сначала найдите правильную ориентацию, а усталостное поведение материала позаботится обо всем остальном.

Секции воздухозаборника, кожухи охлаждающей жидкости и другие геометрические формы воздуховодов — это место, где процесс нанесения порошкового-слоя оправдывает свое существование: несплавленный порошок внутри закрытого канала действует как его собственная опора, поэтому коллектор, для которого потребуется разделение на две половины и соединение - в цехе с ЧПУ или много-осевая обработка плюс электроэрозионная обработка внутренних элементов -, может быть напечатан как одна деталь. Последующая-обработка (дробеструйная очистка или пароструйная обработка) обычно доводит внутреннюю поверхность до состояния, пригодного для испытаний на текучесть и герметичность без дополнительных проходов механической обработки. Обсуждения MJF 3D-печать воздухозаборных коллекторовсклонны сосредотачиваться на этой-конструкции как на главном преимуществе, и это справедливое -, но приведенная ниже точка кондиционирования влаги-не менее важна для детали, которая должна выдерживать поток-критического внутреннего диаметра.
 

Компромисс-стоит отметить: поглощение влаги около 1,5 % при насыщении означает, что деталь остается во влажном цехе на несколько недель, прежде чем проверка на соответствие сможет собрать достаточно воды, чтобы немного выйти за пределы жесткого внутреннего-диаметра. Для геометрий, критичных к потоку-, перед окончательными измерениями рекомендуется выдерживать детали при контролируемой влажности в течение 24–48 часов, так же, как это делают базовые методы испытаний ASTM.
 

Кронштейны, которые объединяют несколько функций, корпуса датчиков и электроники, а также-напольные приспособления, как правило, следуют той же схеме, что и защелкивающиеся-посадки и примеры воздуховодов, приведенные выше, - в более широком случае Автозапчасти с 3D-печатью MJF обычно сводится к одним и тем же трем переменным: геометрия слишком сложна для экономичной обработки, объемы слишком малы, чтобы оправдать использование инструментов, и сроки проверки, измеряемые днями, а не неделями.

Задайте потенциальному поставщику два вопроса, выходящие за рамки стандартного разговора «можете ли вы это распечатать»: какой процент чистого порошка они добавляют в каждую сборку и отслеживают ли они данные о позиции сборки-по каждой детали. Соотношение повторно используемого-порошка влияет на механическую консистенцию партии в партии, и цех, который может сказать вам, где в рабочей камере находилась ваша деталь - и, следовательно, какая у нее термическая история -, лучше сможет объяснить размерные или механические отклонения, если они обнаружатся во время испытаний.

Для конкретной детали самый быстрый способ урегулировать сравнение — отправить один и тот же файл STEP - с ориентацией и критическими-выносками допусков, отмеченными -, как в сервис MJF, так и в цех ЧПУ, и сравнить котировки с тем, что каждый процесс действительно может содержать для функций, которые важны для вашего теста.