Инжекц хэвтэх vs 3D хэвлэлт: Таны бүтээгдэхүүнд аль нь илүү сайн вэ?

Инжекц хэвтэх хэрхэн ажилладаг вэ ба ямар тохиолдолд илүү сайн ажиллах нь

Инжекц хэвтэх гэж юу вэ ба хэрхэн ажилладаг вэ?

Хийн хийгэх ажиллагаа нь их даралтанд байдаг тусгай ороомогт ихэвчлэн термопластик, зарим тохиолдолд металлыг хайлуулан оруулдаг. 2024 оны үйлдвэрлэлийн процессийн тайлангийн мэдээллээр бол дөрвөн үндсэн алхамтай. Эхлээд анхдагч материалыг ажиллахуйц болтол хайлуулна. Дараа нь квадрат инчид 10,000-20,000 фунтын хоорондох даралт үүсэх шахах үе шат эхэлнэ. Тэгээд полимерийн төрлөөс хамааран ойролцоогоор 5 секундээс 30 секундын хооронд хугацаа шаардлагатай хөргөлтийн үе шат эхэлнэ. Эцэст нь деталь хангалттай хатаж дууссаны дараа машин түүнийг автоматаар ороомгоос гаргана. Энэ аргачлалын гайхалтай зүйл бол түүний нарийвчлал юм. Зарим деталь 0.005 инчийн хазайлттайгаар гарч ирдэг. Ийм түвшний тогтвортой байдлыг нь хэрэглэснээр машины деталь, эсвэл жижигхэн ялангуяа медицин хэмжих ширхэгийн багана зэрэг нарийн төвөгтэй хийгдэхүүнүүдийг үйлдвэрлэхэд хийн хийх арга маш тохиромжтой болгодог.

Тогтвортой чанар, давтамжтай өндөр хэмжээний үйлдвэрлэл

Олон тооны пластик хэсгийг хурдан үйлдвэрлэх талаар ярихад инжекцийн хуванцаржуулалт нь бодитоор л давуу талтай. Үйлдвэрийн зориулалтын машин нэг цагт мянгаас дээш деталь үйлдвэрлэж, 10 мянгаас дээш нэгжийн серийн үйлдвэрлэлд нэгжийн өртөг аравны нэг долларын доор байна. Пластикийн үйлдвэрийн нийгэмсэгийн саяхны тайлангийн мэдээллээр томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн үед инжекцийн хуванцаржуулалт нь 3D хэвлэлтийн арга замаас оношлогдсон доголдолыг ойролцоогоор 93 хувиар бууруулдаг байна. Түүнээс ч илүү сайн зүйл бол үйлдвэрлэлийн янз бүрийн эргэлтэнд тогтвортой байдлыг хадгалж чаддаг явдал юм. Серийн хоорондох хэмжээсийн нарийвчлал 99,8 хувьтай таарч байна. Энэхүү найдвартай байдлын шалтгаан нь? Орчин үеийн тоног төхөөрөмжүүд дулааны түвшинг нэг градус Цельсийн хооронд болон даралтыг квадрат инчид 50 фунтын хязгаарт боловсронгуй тохируулдаг ухаалаг удирдлагын системтэй байдаг. Эдгээр жижиг, гэхдээ маш чухал тохируулгууд нь автоматжуулсан байдлаар үйл ажиллагааны үеэр хийгддэг тул шугамаас гарч буй деталь бүр өмнөхтэй бараг адилхан харагддаг.

Хийн хийгээр боловсруулсан деталейн материал, туршилтанд тэсвэрт чанар, гадаргуугийн төгсгөл

Ерөнхийдөө хийн хийгээр боловсруулах арга нь бусад үйлдвэрлэлийн арга замаас илүү сайн механик хүч чадалтай байдаг. PEEK, ABS, поликарбонат зэрэг инженерийн пластик материалын рууны хүч нь ойролцоогоор 15,000 psi буюу ердийн 3D хэвлэгдсэн деталейгаас ойролцоогоор 40 хувиар илүү хүчтэй байдаг. Хийн хийгээр боловсруулах технологийг онцлог нь үүсч болох давхаргын шугамуудыг өндөр даралтанд зайлуулах явдал юм. Энэ нь ямар нэгэн нэмэлт цахилгаанжуулах ажиллагаа шаардлагагүйгээр Ra 0.8 микрон хүртэлх гадаргуугийн төгсгөлд хүрэх боломжийг олгоно, бараг толь шиг чанартай болгодог. Хатуу аж үйлдвэрийн орчинд хийн хийгээр боловсруулсан фторполимер материал маш их тэсвэртэй байдаг. ASTM стандартын дагуу 500 цагаас дээш хугацаагаар тосонд байсан ч бүрхэвч нь хадгалагдаж, хортой бодисуудад задрахгүйгээр тэсвэртэй байх чадварыг баталж өгдөг.

Хэрэгсэл хийх зардал, хүргэлтийн хугацаа болон анхдагч хөрөнгө оруулалтын авч үзэх зүйлс

Ган форм хийх зардал нь ерөнхийдөө найман мянгаас жаран мянган доллар хооронд байдаг бөгөөд хийхэд нь наймнаас арван дөрвөн долоо хоног шаарддаг. Эдгээр хүчин зүйлсийг харгалзан үзэж, ихэнх компаниуд илүү хоёр настай бүтээгдэхүүний амьдралын мөчлөгтэй байхыг зорьдог. Machinery Today сэтгүүлийн 2024 оны тайлангийн мэдээллээр бол дөрвөн дундаас гурван үйлдвэрлэгч энэ нь үйл ажиллагааны хувьд заавал шаардлагатай гэж үздэг. Нөгөө талаас цөмөрцөг форм нь жилийн турш таван мянгаас жаран мянган нэгж хүртэлх дунд зэргийн үйлдвэрлэлийн хэмжээнд тохиромжтой. Цөмөрцөг нь гангаас харьцуулахад хэрэгсэл хийх зардлыг ойролцоогоор гучин тав гаруй хувиар бууруулдаг бөгөөд үйлдвэрлэлийн хугацааг бараг хоёр дахин багасгадаг. Ихэнх үйлдвэрүүд энэ тэнцвэрийг төсөвлөсөн хязгаарт үлдэх, харин эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд маш татахуу гэж үздэг.

Нэгжийн үнэ хэмжээгээр: анхны өндөр зардлаас хам despite хугацааны хэмнэлт

100,000-аас дээш нэгжийн хувьд инжекцийн хэвтэл нь 3D хэвлэлттэй харьцуулахад нэг бүрэлдэхүүн хэсэг тутамд 80—92% зардлыг бууруулдаг. Зардлын задлан шинжилгээ нь:

• $120,000 анхны хэвийн тоног төхөөрөмж
• нэгжид ноогдох материал $0.09
• 12 секундын мөчлөгийн хугацаа

500,000 нэгжийн үед эцсийн үнэ нь нэг бүрэлдэхүүнд $1.23 болох бөгөөд SLS найлон хэвлэлтээс 72% бага юм. 3D хэвлэлт ба инжекцийн хэвтлийн хоорондох ашиг орлогын тэнцвэр ихэвчлэн 1,000-5,000 нэгжийн хооронд тохиолддог. Энэ нь загварын нарийн төвөгтэй байдлаас болон үйлдвэрлэлийн шаардлагуудаас хамаарна.

3D Хэвлэлтийн Давуу Тал: Хурд, Уян хатан чанар, Бага Хэмжээний Үйлдвэрлэл

Загварын чөлөө болон хэвийн тоног төхөөрөмжгүйгээр нарийн олон талт геометрт дэмжлэг үзүүлэх

Гурван хэмжээстээр хэвлэх чадвар нь зураглалчдад компьютерийн файлуудаас шууд давхар бүрхүүлээр биетүүдийг бүтээдэг тул өмнө нь байгаагүй чөлөөг олгоно. Иймд үнэтэй ороомог форм болон загваруудад мөнгө зарцуулах шаардлагагүй. Хийн хийсэн хийлэгдэх арга нь налуу гадаргуу, ханын зузаан ижил байх шаардлага зэрэг олон төрлийн хязгаарлалттай ирдэг. Гэсэн хэдий ч нэмэх үйлдвэрлэлд хийсэн хандивнууд нь бусад аргаар боломжгүй байсан дотор талын хоосон зай, урсгал природын хэлбэр, нарийн дотор замуудыг үүсгэж чадна. Өнгөрсөн жил Wevolver-ийн хийсэн судалгаагаар 3D хэвлэлтийн загвар руу шилжсэн компаниуд хуучин арга замуудтай харьцуулахад дахин зураглах ажлыг ойролцоогоор дөчин хувь бууруулсан байна. Ийм түвшний үр дүнтэй ажиллагаа нь бүтээгдэхүүний хөгжлийн хугацаанд бодитой нөлөө үзүүлдэг.

Хурдан загварчлал ба давтан хөгжүүлэлт нь зах зээлд гарах хугацааг хурдасгадаг

Энэхүү технологи нь бүтээгдэхүүний хөгжилтийн хурдыг ихээр нэмэгдүүлж, урьд нь долоо хоног шаарддаг байсан загвар гаргалтын хугацааг зөвхөн цагт оруулж чаддаг. Инженерүүд одоо нэг ажлын өдрийн дотор хэд хэдэн өөр дизайн хувилбарт тест хийх боломжтой болсон бөгөөд энэ нь уламжлалт шахмал хаягдлын аргаар боломжгүй байсан. Учир нь жижиг засвар бүр шинэ шахмал хийлгэх шаардлагатай байсан. Автомашин үйлдвэрлэгчид дизайн ажлын урсгалд 3D хэвлэлийг нэмснээр эрт үеийн үйлдвэрлэлийн үе шатыг дунджаар гуравны хоёроор багасгасан талаар ярьдаг.

Загварын хөрөнгө оруулалтгүйгээр бага-дунд хэмжээний үйлдвэрлэл

10,000 нэгжээс доошхи нийтийн үйлдвэрлэлд 3D хэвлэлт нь цацраг орлуулагчид шаардагдах анхдагч $10,000—$100,000-ийн хөрөнгө оруулалтаас зайлсхийдэг. Энэ нь зах зээлийн баталгаажуулалт, хязгаарлагдмал гарал үүслийн бүтээгдэхүүн, дамжуулах үйлдвэрлэлийг эдийн засгийн хувьд боломжтой болгодог. Жишээлбэл, анагаахын салбарын эрхлэгчид 3D хэвлэлтийг ашиглан өвчтөнд тохирсон мэс заслын зааврыг клиник түвшний материал ашиглан 30% бага зардалд үйлдвэрлэдэг.

Шаардлагатай болон захидалт захидалтын хугацааг богиносгох

Нэмэх үйлдвэрлэл нь бүтэн бүтээгдэхүүнийг 24—72 цагийн дотор гаргадаг бөгөөд орлуулагчийн үйлдвэрлэлтэй холбоотой 8—12 долоо хоногийн хүлээлтийг алгасдаг. Энэ хариуцлага нь цаг хугацааны дагуу үйлдвэрлэлтийг дэмждэг бөгөөд захидалт захидалтыг хурдан хангана. Нисэх онгоцны нэг хангамжийн үйлдвэр нь тараан суулгасан 3D хэвлэлтийн сүлжээг ашигласнаар солих хэсгийн хүргэлтийг 14 долоо хоногоос 3 хоног болтол бууруулсан.

Процессын механик: Нэмэх ба Хасах Үйлдвэрлэлийн Зарчим

3D хэвлэлт нь пластик эсвэл металл шиг материал ашиглан зүйлсийг нимгэн давхаргаар нэг нэгээр нь бүтээдэг тул ердийн үйлдвэрлэлээр хийх боломжгүй хэлбэрүүдийг үүсгэх боломжийг олгодог. Жишээ нь, халуун хайлаасан пластикыг өндөр даралтаар цуврал хэсгүүдийг хурдан үйлдвэрлэхийн тулд хайрцаг эсвэл алумаан хаягт оруулдаг цацалтуур формд хийх аргыг авч үзье. Гол ялгаа нь 3D хэвлэгч нар нарийн торон бүтэц, урсаж буй органик дизайн хийх боломжтой бол цацалтуур форм нь өөрчлөхөд хялбар биш, гэхдээ тогтвортой үр дүн өгдөг тогтмол хөндий хэлбэртэй байдаг. Эдгээр хаягийг ихэвчлэн CNC машинд оруулж, материал нэмэхийн орондоо хайлуулан авдаг бөгөөд энэ бүх процесс нь 3D хэвлэлтийнх шиг эхнээс нь төгсгөл хүртэл тоон хэлбэрээр хэрхэн шууд ажилладагтай харьцуулахад илүү их цаг, мөнгө зарцуулдаг.

Загварчлалын нарийн түвшин ба үйлдвэрлэх боломжийн хязгаарлалт

• Цацалтуур формны хязгаарлалт : Хажуу хана налуу байх (1—3°), хананы зузаан нэг төрлийн (0.5—4 мм) байх, доторлуу чиглэсэн ороомог болон хэт их муруйлт үүсэхийг хязгаарлах шаардлагатай, эсрэг тохиолдолд хэлбэрээ алдах, гаргахад бэрхшээл үүснэ.
• 3D Хэвлэлтийн Чөлөө : Налуу ханын шаардлагыг арилгаж, хананы зузааны хувьсах боломжийг дэмждэг, олон хэсмээс бүрдсэн бүтэцгээрийг нэг бүтэцгээр болгон нэгтгэх боломжийг олгоно.
  : Жишээ нь, хийн цоргоны диаметр 0.5 мм-с бага бол цацлагаар хийх арга нь хийхэд хэцүү байдаг бол 3D хэвлэлт нь 0.1 мм хүртэлх нарийвчлалд хүрч, микро урсгалын төхөөрөмжид маш чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.

Гадаргуугийн Төрх, Нарийвчлал ба Дараа Нэмэлт Боловсруулалтын Шаардлага

Инжекцийн хэвтэлтээр хийгдсэн деталиуд ихэвчлэн 0.8-1.6 микрометр Ra гэсэн гадаргуугийн нарийвчлалтайгаар гардаг бөгөөд энэ нь машинд оруулах арга замаас гарах үзүүлэлттэй ойролцоо байдаг. Харин 3D хэвлэлтийн деталиудын хувьд тоо хэмжээ илүү өндөр байх бөгөөд дунджаар 3.2-с 12.5 микрометр Ra хооронд хэлбэлздэг. Ийм деталиудыг гадаад төрхөөрөө ашиглах боломжтой болгохын тулд ихэвчлэн элсээр засварлах, химийн боловсруулах зэрэг нэмэлт боловсруулалт шаардлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч 3D хэвлэлтэнд маш сайн таарах нэг салбар байдаг. Производство технологийн хувьд заримдаа хангалтгүй байдаг маш нимгэн ханын хувьд 3D принтерүүд нь харьцангуй нарийвчлал сайтай деталь үйлдвэрлэдэг. Энд бид стандарт хэвтэлтийн аргаар хийх үед ойролцоогоор 0.3 мм байдаг бол 3D хэвлэлтэнд ±0.1 мм-ийн хазайлттай деталь үйлдвэрлэж чаддаг талаар ярьж байна. Энэ нь нарийвчлал шаардлагатай прототип үйлдвэрлэхэд 3D хэвлэлтийг онцгойлогдох боломжийг олгодог.

Материалын сонголтууд ба эцсийн деталиудын механик шинж чанар

Хийн шахалтын арга нь үйлдвэрийн зориулалтын бат бөх чанарыг сайжруулах зорилгоор элсэнцэр эсвэл дөлөнд тэсвэртэй нэмэгдэлтэй нэгдлийг агуулсан полимерийг ашигладаг бол гурван хэмжээст хэвлэлт нь анхны загвар гаргах, богино хугацааны орлуулга суулгацад тохиромжтой био-шинж чанартай смолыг ашигладаг.

Үйлдвэрлэлийн хэмжээ ба зардлын эргэлтийн цэгийн шинжилгээ

Зардал-эффективийн харьцуулалт: Бага хэмжээний серийн үйлдвэрлэл vs Масс үйлдвэрлэл

Хийц нь олон тооны хэмжээтэй болох үед цацлагаар хэлбэрлэсэн хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд эдийн засгийн хувьд маш сайн байдаг. Мөчирлөгчийн өнгөрсөн жилийн өгөгдлийн дагуу, нэгжийн үнэ 10 мянгаас дээш ширхэг үйлдвэрлэх үед ойролцоогоор 60-аас 80 хувийн хооронд эрс буурдаг. Тийм ч гэсэн, шахалтанд оруулах пластик материал ашиглахад эхлэхийн тулд ихэвчлэн аравнаас зуун мянган доллар ба түүнээс дээш дүн зарцуулах шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэл эхэлснээр эхний зардал нь мянга орчим нэгжид тарж, энэ аргыг тогтмол борлуулалттай, эрэлт нь тогтвортой байдаг бүтээгдэхүүнд тохиромжтой болгодог. Нөгөө талаас, хэрэв хэдэн загас авах шаардлагатай эсвэл маш цөөн тооны, жишээ нь таван зуугаас доош хэмжээтэй бүтээх шаардлагатай бол 3D хэвлэлт илүү татам байдаг. Энэ нь үнэ ихтэй ороодог форм бэлтгэх алхамыг бүрмөсөн алгасдаг. Зарим судалгааны дагуу, 3D хэвлэлтийг ашигласнаар хэсэг бүрийн үнийг харьцангуй үйлдвэрлэлийн арга замаас бараг 90 хувиар бууруулж болно.

Эрэлт болон масштаблах чадварын үндсэн дээр 3D хэвлэлтийг хэзээ сонгох вэ

Дараах тохиолдолд нэмэх үйлдвэрлэлийг сонгоно уу:

• Давтан шинэчлэгдэж буй туршилтын загваруудыг хөгжүүлэх үед
• Жилд 1,000-аас бага нэгжийг тогтмол өөрчлөгдөж буй техникийн шаардлагатайгаар үйлдвэрлэх үед
• Зардал ихтэй олон цөвтэй форм шаарддаг нарийн олон талт геометр үүсгэх үед

Жишээ нь ортопедийн салбарт хөгжүүлэгчид FDA-ийн зөвшөөрлийн үе шатанд 3D хэвлэлтийг ашиглан өвчтөнд тохирсон угсралтын загваруудыг бий болгож, дараа нь томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлд шахалтын формд оруулах арга руу шилжихэд ашигладаг.

Томоохон серийн үйлдвэрлэлд шахалтын формд оруулах арга илүү сайн сонголт болох үе

Дараах тохиолдолд шахалтын формд оруулах арга руу шилжинэ үү:

• Жилийн эрэлт 5,000 нэгжээс давсан үед
• Бөөнөөр үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүнүүдийн механик шинж чанар жигд байх нь чухал үед
• Хэрэгсэл болон дараахь богино хугацаа (<2 долоо хоног) шаардлагатай

Автомашиний нийлүүлэгчид 20000 оос дээш түлшний системийн бүрэлдэхүүн хэсгийг жилд үйлдвэрлэх үед 3D хэвлэлттэй харьцуулахад 40% зардал хэмнэсэн байдаг. Энэ нь 2024 оны нарийвчилсан стандартын дагуу.

Үйлдвэрлэлийн аргыг сонгохдоо цэвэр ашиг гарах цэгийг тооцоолох

Оновчтой шилжих хэмжээг тодорхойлохын тулд энэ томъёог ашиглана уу:

Цэвэр ашиг гарах хэмжээ = (Шахмалын хэрэгслийн өртөг) / (Нэгжид ноогдох 3D хэвлэх өртөг — Нэгжид ноогдох шахмалын өртөг)

ABS пластик шатны хувьд 2023 онд хийсэн цэвэр ашиг гарах задлан шинжилгээ нь 1,150 нэгжинд чиглэл өөрчлөгдсөн байна — үүнээс доош 3D хэвлэлт илүү эдийн засгийн үр өгөөжтэй бөгөөд дээш нь шахмалжуулалт нэгжид $14.72 хэмнэдэг. Мөн хүргэлтийн хугацааг авч үзэх хэрэгтэй: 3D хэвлэлт нь хэрэгсэлгүйгээр ижил долоо хоногт эхлэх боломжийг олгодог бол хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд 8—12 долоо хоног шаарддаг.