Быстрое прототипирование металлических изделий: все, что вам нужно знать | LS Manufacturing

Быстрое прототипирование из металла напрямую решает основные проблемы традиционного производства, такие как длительные циклы и высокие затраты на такие процессы, как изготовление пресс-форм и литье . Оно преодолевает проблемы отходов материала и ограничений проектирования, характерные для субтрактивного производства , а также высокие первоначальные инвестиции и негибкость традиционных пресс-форм, удовлетворяя потребность рынка в быстрой итерации.

Технологии LS Manufacturing не только позволяют быстро производить высокоэффективные функциональные детали, но и предоставляют комплексные решения от прототипирования до массового производства. с помощью быстрого изготовления оснастки и мелкосерийного литья . Итак, как именно эта технология создает ценность для вашего бизнеса? Чтобы сэкономить ваше время, вот краткий обзор основных результатов.

Таблица быстрого прототипирования из металла. Полный текст. Краткий справочник.

Ключевое преимущество быстрого прототипирования из металла заключается в гибкости производства, обеспечиваемой цифровыми технологиями. Освобождение от традиционных ограничений, связанных с пресс-формами, значительно повышает не только скорость разработки продукта, но и принципиально открывает новые возможности для инноваций в дизайне . Эта технология представляет собой важный стратегический инструмент, с помощью которого современные предприятия могут успешно справляться с быстро меняющимися рынками и обеспечивать дифференциацию продукции за счет быстрой итерации.

Рисунок 1: Быстрое прототипирование алюминиевых деталей с помощью 3D-печати металлом от компании LS Manufacturing.

Почему этому руководству можно доверять? Практический опыт экспертов LS Manufacturing.

Почему мы уверены в этом руководстве в эпоху информационного взрыва? Потому что мы твердо убеждены, что настоящие знания приходят не из теоретических дискуссий, а из многократной практики на производственной линии. Все идеи, представленные в этой статье, являются результатом многолетнего и глубокого опыта команды LS Manufacturing в высокотехнологичных производственных областях. Мы стремимся превратить самый ценный практический опыт в ваше конкурентное преимущество.

За последнее десятилетие мы выполнили более 50 000 индивидуальных проектов. Каждая задача углубляла наше понимание того, как выбрать оптимальную стратегию лазерного сканирования для различных металлических порошков , как эффективно контролировать остаточные напряжения во время печати и как найти баланс точности, прочности и эффективности посредством оптимизации параметров.

Этот курс поделится практической мудростью, основанной на бесчисленных успехах и ранних уроках. Мы прошли через множество трудностей, чтобы вы их избежали; описанные методы многократно проверялись в реальных производственных условиях и под строгим контролем качества. Поэтому будьте уверены, что представленная здесь информация — это основные знания, в которые мы верим и которые используем в своей работе ежедневно, в надежде, что они помогут вам принимать правильные решения.

Как технология быстрого прототипирования из металла меняет процессы производства деталей?

Что такое быстрое прототипирование из металла ?​ Основной принцип быстрого прототипирования из металла основан на Фундаментальный сдвиг парадигмы — от процесса вычитания к процессу аддитивного действия. Точнее, такое переосмысление материализуется посредством трех основных изменений:

1. Быстрое сжатие технологических процессов:

В технологиях быстрого прототипирования из металла реализована концепция прямого изготовления «от цифровой модели к физической детали» . Инициировать производственный процесс можно, просто импортировав 3D CAD-данные в оборудование. При этом не требуется изготовление пресс-форм и подготовка специализированной оснастки . Процессы, которые раньше занимали несколько недель или даже месяцев, теперь сжимаются до нескольких дней, что означает резкое ускорение темпов разработки продукта.

2. Свобода производства, основанная на проектировании:

Традиционные процессы, такие как механическая обработка и литье, ограничены правилами доступности инструмента, углами уклона и т.д. Эти правила заставляют идти на компромиссы в проектировании, чтобы оптимизировать производственные возможности. В случае быстрого прототипирования металлических изделий , независимо от сложности внутреннего конформного канала охлаждения, легкой конструкции с решетками или формования компонентов сложной цельной детали , если это можно спроектировать на компьютере, это можно изготовить напрямую.

3. Реструктуризация логики затрат:

Традиционные методы производства показали, что сложность детали прямо пропорциональна сложности и стоимости обработки. В технологии быстрого металлического прототипирования стоимость зависит от расхода материала и времени печати, при этом геометрическая сложность практически не влияет на стоимость. Таким образом, изготовление деталей со сложной функциональностью, таких как облегченные конструкции и интегрированные внутренние каналы , больше не является непомерно дорогим и обеспечивает экономически целесообразный путь для функциональных инноваций в продукции.

Иными словами, цифровая технология аддитивного производства позволяет внедрить быстрое прототипирование металлических изделий. Она меняет ось производства с «центрированной на пресс-формах/инструментах» на «центрированную на данных» . Таким образом, достигается прорыв в плане скорости, свободы действий и экономичности. Разработка новых продуктов становится нормой, характеризующейся быстрой итерацией, производством по запросу и функциональной оптимизацией.

Каковы характеристики основных технологий 3D-печати металлом?

Между различными технологиями, используемыми в услугах 3D-печати металлом , существуют тонкие различия, и понимание этих различий имеет решающее значение для производительности и стоимости конечной детали. В этой статье мы сравним две основные технологии: селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металла (DMLS) . Мы продемонстрируем наш опыт в выборе подходящего процесса в зависимости от потребностей наших клиентов.

Хотя и селективное лазерное плавление (SLM), и прямое лазерное спекание (DMLS) являются технологиями плавления порошкового слоя, SLM обеспечивает более высокую плотность и механические свойства для изготовления несущих деталей конечного назначения , что делает его особенно подходящим для применений с чрезвычайно высокими требованиями к производительности. DMLS, с другой стороны, более гибок в обработке сложных геометрических форм, использовании различных материалов и контроле внутренних напряжений.

Рисунок 2: Работа усовершенствованной системы 3D-печати металлом от компании LS Manufacturing.

В чём заключаются существенные преимущества выбора быстрого металлического прототипирования?

Вкратце, преимущество металлического прототипирования заключается в том, что оно преодолевает традиционную производственную логику, основанную на «пресс-формах» и «инструментах» , и создает производственную модель с «3D-данными» в основе. Это позволило не только значительно ускорить процесс — с недель до дней, — но и сделать экономически целесообразным мелкосерийное, индивидуальное производство сложных функциональных деталей за счет отказа от свободы проектирования и повышения экономической эффективности.

Как можно повысить ценность быстрого прототипирования из металла за счет интеграции с традиционными методами производства?

На фундаментальном уровне быстрое прототипирование из металла основано на сотрудничестве, а не на замене, и быстрое изготовление оснастки представляет собой значительный шаг в этом направлении. Такое сочетание технологий создает важную ценность, в частности, в следующих областях:

1. Быстрый цикл изготовления оснастки:

Традиционная обработка листовой стали на станках с ЧПУ обычно занимает недели, в то время как использование технологии 3D-печати металлом позволяет изготавливать вставки для пресс-форм со сложными, конформными каналами охлаждения напрямую. Такая быстрая обработка сокращает время изготовления пресс-форм с недель до дней и может дополнительно оптимизировать цикл литья под давлением за счет повышения эффективности охлаждения.

2. Снижает себестоимость мелкосерийного производства:

Из-за высокой стоимости изготовление отверстий в обычной стальной форме для небольших партий, от сотен до нескольких тысяч алюминиевых прототипов или изделий из других материалов, нерентабельно. Быстрое прототипирование с использованием таких материалов, как инструментальная сталь или высокоэффективные сплавы , является экономичной альтернативой, идеально подходящей для перехода от прототипирования к массовому производству.

3. Повышение качества конечной продукции:

В отличие от традиционно высверленных охлаждающих каналов, конформные охлаждающие каналы, созданные с помощью 3D-печати, рассеивают тепло гораздо равномернее и эффективнее . Это значительно сократит циклы литья под давлением, но, что наиболее важно, эффективно уменьшит деформацию деталей и, следовательно, значительно улучшит стабильность размеров и качество поверхности при массовом производстве.

Это инновационное применение быстрого прототипирования сохраняет высокую эффективность и низкую стоимость традиционного массового производства, одновременно обеспечивая гибкость и свободу проектирования, присущие быстрому прототипированию. Эта гибридная модель производства объединяет физические и цифровые технологии, демонстрируя компаниям наилучший способ сбалансировать скорость и стоимость в различных сценариях итерации продукта, тестирования рынка и мелкосерийного производства по индивидуальному заказу .

Рисунок 3: Быстрое изготовление оснастки для создания функциональных металлических прототипов компонентов с помощью LS Manufacturing.

К каким отраслям и видам продукции технология быстрого металлического прототипирования наиболее применима?

Взяв в качестве примера аэрокосмическое проектирование, можно привести перепроектирование топливной форсунки двигателя, которая состоит из множества десятков деталей и представляет собой цельную конструкцию, что делает её прочнее и экономичнее . Именно здесь быстрое прототипирование из металла играет важную роль, демонстрируя широкие возможности его применения в изменении парадигмы производства в ряде высокотехнологичных отраслей.

• Аэрокосмическая отрасль: Компания производит сложные детали из титановых сплавов с внутренними каналами для циркуляции воздуха, сверхлегкие детали решетчатой ​​конструкции и лопатки турбин из высокотемпературных сплавов для снижения веса и повышения эффективности.
• Медицинские изделия: Будут разработаны индивидуальные вертлужные чашки из титанового сплава с пористой поверхностью, точно соответствующей анатомическим особенностям пациента, и персонализированными хирургическими направляющими, что может способствовать развитию прецизионной медицины.
• Автомобильная промышленность: Использование быстрого прототипирования для тестирования прототипов из алюминиевого сплава ; изготовление легких коллекторов для небольших партий высокопроизводительных гоночных автомобилей с быстрой итерацией в НИОКР.
• Промышленное производство: Такое производство позволяет печатать высокоэффективные вставки для литьевых форм со встроенными каналами конформного охлаждения, что повышает эффективность производственной линии, а также может использоваться для печати высокопрочных индивидуальных композитных углеродных волоконных элементов.

Вкратце, с развитием технологий область применения быстрого металлического прототипирования продолжает расширяться. Для всех сценариев применения характерны несколько общих черт: чрезвычайно высокие требования к геометрической сложности, облегченная конструкция, персонализация или скорость вывода на рынок.

Какие ключевые технологии и материалы необходимо учитывать для достижения высококачественной обработки металла?

В компании LS Manufacturing мы прекрасно понимаем, что высокое качество деталей зависит не только от принтера; это инженерный процесс, который является системным на протяжении всего производства. Высочайшее качество услуг по 3D-печати металлом. Зависит от трех важнейших элементов такого процесса, которые должны точно контролироваться:

1. Материальная основа:

Качество формования в первую очередь зависит от качества порошка. Материалы проходят строгий отбор по сферичности, гранулометрическому составу и текучести, что обеспечивает высокую чистоту порошка и хорошую растекаемость . Первый фактор является необходимым условием для обеспечения равномерной толщины напечатанного слоя, предотвращая такие дефекты, как пористость и включения.

2. Основной процесс:

Мощность лазера, скорость сканирования, толщина слоя и оптимизированные стратегии сканирования, такие как островное сканирование, становятся решающими параметрами внутри печатной камеры, определяющими стабильность расплавленной ванны и, следовательно, плотность формуемой детали . Точная настройка этих параметров обеспечит эффективный контроль остаточных напряжений, предотвращая деформацию или растрескивание деталей, и является ключом к достижению механических свойств, близких к ковочным.

3. Обеспечение производительности:

Сама печать представляет собой лишь «заготовку». Последующая термообработка, например, для снятия напряжений и оптимизации зернистой структуры, резка проволокой для отделения заготовки от подложки, удаление опор, финишная обработка поверхности , включая пескоструйную обработку и полировку, определяют точность размеров и качество поверхности и, в конечном итоге, эксплуатационные характеристики детали .

В двух словах, высококачественное металлическое прототипирование от LS Manufacturing представляет собой технологию, глубоко интегрированную с превосходными материалами, точными процессами и профессиональными знаниями в области постобработки. Наша услуга 3D-печати металлом предоставляет не только оборудование для печати, но и проверенную, стабильную и надежную комплексную систему обеспечения качества , гарантирующую соответствие каждой поставляемой детали строгим промышленным стандартам.

Рисунок 4: Техническая схема процесса ультразвуковой консолидации с применением добавок, разработанная компанией LS Manufacturing.

Как компания LS Manufacturing использует быстрое прототипирование металлических изделий для решения проблем, возникающих у клиентов?

Наша ценность заключается в преобразовании передовых технологий в конкретную конкурентоспособность для клиентов. Приведенный ниже пример демонстрирует, как возможности металлообработки компании LS Manufacturing по изготовлению прототипов помогли клиенту преодолеть очень сложную задачу.

1. Задача клиента:

Ведущий производитель аналитических приборов хотел, чтобы в его продукте следующего поколения был создан усовершенствованный, нестандартный канал для отвода тепла, интегрированный в основной корпус датчика. Традиционная технология фрезерования на станках с ЧПУ не позволяла выполнить фрезеровку внутренних полостей целиком, а традиционное литье в формы обходилось более чем в 200 000 юаней, а срок поставки составлял до 8 недель, что значительно откладывало запуск продукта .

2. Решение LS Manufacturing:

Наша компания подошла к решению этой задачи профессионально , используя технологию быстрого металлического прототипирования . Применив технологию SLM, мы за 5 дней напечатали полностью функциональную деталь из высокотеплопроводного алюминиевого сплава за одну операцию . В процессе была идеально реализована сложная внутренняя канальная структура, которую невозможно было получить традиционными методами обработки. Также были завершены термообработка и прецизионная механическая обработка ключевых компонентов.

3. Результаты и ценность:

Готовые к сборке конечные детали были доставлены клиенту менее чем за две недели , что позволило сэкономить более 85% первоначальных затрат, связанных с традиционными решениями. Что еще более важно, запуск продукта состоялся на два месяца раньше запланированного срока , что помогло клиенту оперативно занять лидирующие позиции в отрасли и получить ценные возможности для бизнеса.

Используя наши решения для быстрого прототипирования из металла , мы освобождаем наших клиентов от дилеммы « проектирование, ограниченное производственными рамками », напрямую удовлетворяя их основные требования к скорости, стоимости и сложности, превращая их технологическое узкое место в серьезное конкурентное преимущество на рынке.

Как экономично и эффективно перейти к мелкосерийному производству после создания прототипа?

Это важнейший этап успешной коммерциализации продукта. Наше интегрированное производственное решение объединяет прототипирование и вывод на рынок и специально разработано для точного применения технологии быстрого прототипирования . Мы обеспечиваем непрерывность и экономичность на следующих трех этапах:

1. Функциональная проверка и оптимизация конструкции:

Во-первых, мы используем услуги 3D-печати металлом для быстрого изготовления функциональных прототипов. Мы проводим всестороннее тестирование производительности, сборки и учитываем отзывы рынка. На этом этапе недорогие и быстрые итерации проектирования гарантируют полную зрелость дизайна продукта.

2. Быстрое прототипирование и тестирование рынка:

Вместо использования дорогостоящих стальных пресс-форм для массового производства после утверждения проекта, для опытного производства применяются быстроизготавливаемые оснастки , такие как алюминиевые пресс-формы или пресс-формы из мягкой стали, напечатанные на 3D-принтере . Это позволяет производить сотни и тысячи деталей серийного качества с чрезвычайно низкими затратами и в очень короткие сроки, обычно всего за 1-2 недели , для маркетинга, получения первых отзывов пользователей или мелкосерийных продаж.

3. Плавный переход к массовому производству:

Это позволит клиентам принимать решения без риска, касающиеся рыночного спроса и производственных процессов, проверенных на этапе пилотного производства: уверенно инвестировать в долговечные стальные формы для крупномасштабного производства или, если спрос останется стабильным при производстве небольших и средних партий, продолжить использование технологии LS Manufacturing Metal Prototyping или перейти к таким решениям, как быстрое литье , достигая высокой гибкости производства.

Иными словами, сочетая быстрое прототипирование с технологией быстрой вырубки, мы помогаем клиентам избежать классической дилеммы: «высокий риск, связанный с большими пресс-формами, и невозможность массового производства без них». Основываясь на этой модели «маленьких шагов, быстрого прогресса вместо огромных авантюр», финансовые и рыночные риски будут значительно снижены как для стартапов, так и для итеративных продуктов, что означает, что вы сможете превратить свою идею в продукт с минимальными первоначальными инвестициями и уверенно использовать рыночные возможности.

Как выбрать надежного партнера по услугам быстрого прототипирования из металла?

Когда вы решаете воспользоваться компетенциями бюро, предоставляющего услуги 3D-печати металлом , для ускорения инноваций, выбор правильного партнера будет не менее важен, чем выбор технологии. Действительно ценный поставщик должен быть в состоянии гарантировать создание ценности не только на этапе «печати». В связи с этим мы предлагаем вам основывать свою оценку на следующих ключевых параметрах, которые подчеркивает компания LS Manufacturing в области прототипирования из металла :

1. Технологическая платформа: Развитие и стабильность: Партнер должен располагать современным промышленным печатным оборудованием, находящимся в исправном состоянии. Это очень важно для обеспечения точности, стабильности и повторяемости деталей, а не просто для возможности «печатать».
2. Система сертификации материалов и технологических процессов: обширная и квалифицированная библиотека материалов, включающая, среди прочего, титановые сплавы, высокотемпературные никелевые сплавы, инструментальные стали , а также глубокие знания свойств этих материалов, имеет решающее значение для обеспечения соответствия деталей функциональным требованиям конечного использования.
3. Опыт и возможности технической команды в области поддержки проектирования: Хороший партнер должен обладать командой опытных инженеров-разработчиков, способных решать не только технические проблемы печати, но и вмешиваться на этапе проектирования, например , консультируя по вопросам облегчения конструкции и оптимизации топологии, добавления опор с целью максимизации ценности технологии.
4. Полный комплекс услуг по постобработке и строгая система контроля качества: интегрированный процесс постобработки включает в себя резку проволокой, термообработку и прецизионную механическую обработку . Контроль качества, включающий проверку размеров и механических свойств, осуществляется на всех этапах производства. Для обеспечения поставки продукции промышленного класса проводятся даже компьютерные томографические исследования внутренних дефектов.

Вкратце, настоящая услуга 3D-печати металлом — это систематическая работа над проектом . Ключевое конкурентное преимущество LS Manufacturing в области прототипирования из металла заключается в эффективной интеграции современного оборудования с отработанными технологиями обработки материалов, осуществляемыми опытной командой и строгой системой управления качеством. Мы стремимся помочь вам раскрыть ваш дизайнерский потенциал, снизить проектные риски и обеспечить эффективное и надежное воплощение каждой вашей инновационной идеи в высококачественный конечный продукт.

Рисунок 5: Прецизионные металлические детали, изготовленные методом быстрого прототипирования и 3D-печати компанией LS Manufacturing.

Часто задаваемые вопросы

1. Насколько прочны металлические детали, напечатанные на 3D-принтере?

Благодаря разработке оптимизированных процессов печати и постобработки, таких как ГИП (горячее изостатическое прессование), их внутренняя структура становится плотной, а механические свойства, такие как прочность и усталостная долговечность , могут быть улучшены до уровня, не только сопоставимого, но даже превосходящего тот, который достигается при традиционной ковке, что полностью отвечает требованиям применения в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая промышленность и медицинские приборы .

2. Каков типичный цикл поставки при быстром прототипировании металлических изделий?

Как правило, цикл доставки от подтверждения заказа до фактической отгрузки составляет от 3 до 7 рабочих дней для обычных деталей малого и среднего размера. Точное время зависит от размера детали, размера партии и сложности необходимой последующей обработки, такой как термообработка и финишная обработка.

3. Подходит ли эта технология для изготовления крупногабаритных деталей?

Доступно крупномасштабное формовочное оборудование. Благодаря поддержке инженерного отдела, профессиональная модульная конструкция и надежные решения для соединений гарантируют максимальную эффективность производства и контроль затрат при соблюдении требуемых характеристик.

4. Какую степень обработки поверхности обеспечивает 3D-печать металлом?

Обычная шероховатость поверхности детали, полученной методом 3D-печати, составляет примерно от 10 до 20 микрометров. Мы предлагаем широкий спектр методов постобработки — от стандартной пескоструйной обработки до прецизионной обработки на станках с ЧПУ — для достижения различных уровней чистоты поверхности в соответствии с вашими потребностями как в сборке, так и во внешнем виде.

5. Какой из методов дешевле: быстрое прототипирование из металла или обработка на станках с ЧПУ?

В целом, за исключением деталей очень простой геометрии, обработка на станках с ЧПУ будет дешевле. Тем не менее, когда эти детали начинают иметь внутренние каналы для потока, легкие решетчатые конструкции или изготавливаются методом цельного литья , преимущества быстрого прототипирования из металла становятся огромными с точки зрения общей стоимости и скорости, поскольку быстрое прототипирование из металла исключает затраты на изготовление пресс-форм и сборку.

6. Какие форматы вы поддерживаете для распространенных программ 3D-проектирования?

Мы поддерживаем все широко используемые нейтральные форматы, включая, помимо прочего, STEP, IGS и X_T, а также собственные программные форматы, такие как SLDPRT. Это позволит напрямую интегрировать ваши проектные данные в нашу производственную систему для точной реализации ваших проектных замыслов.

7. Предоставляете ли вы услуги по оптимизации дизайна?

Да, мы предоставляем профессиональные консультации по DFAM (проектированию, изготовлению и монтажу), включая оптимизацию топологии облегченных деталей и оптимизацию опорной конструкции , которые выполняет наша инженерная команда, способная перепроектировать ваши детали для максимального использования возможностей быстрого прототипирования.

8. Как получить подробную смету на мою деталь?

Просто прикрепите файл вашей 3D-модели в формате STEP/STL и т. д. , а также краткое техническое описание требований, через наш веб-сайт или по электронной почте. Менее чем через 24 часа мы проанализируем данные и предоставим вам четкое, прозрачное и подробное ценовое предложение , а также предварительный план работ, разработанный нашей командой экспертов.

Краткое содержание

Это гораздо больше, чем просто технология производства; это революционный шаг вперед в разработке продукции. Она не только обеспечивает беспрецедентную скорость, свободу и гибкость, но и является одним из главных двигателей инноваций. Для быстрого производства металлических изделий LS Manufacturing — ваш надежный партнер, использующий первоклассное оборудование и имеющий команду опытных инженеров.

Мы будем рады получить ваши 3D-модели уже сегодня для бесплатного профессионального анализа и конкурентного ценового предложения по вашему проекту ! Свяжитесь с нами , и мы поддержим ваше творчество с помощью самых современных технологий.

📞Тел.: +86 185 6675 9667
📧Электронная почта: info@lsrpf.com
🌐Веб-сайт: https://lsrpf.com/

Отказ от ответственности

Информация на этой странице представлена ​​исключительно в ознакомительных целях. Компания LS Manufacturing не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности представленной информации. Не следует предполагать, что сторонние поставщики или производители будут предоставлять параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные характеристики, качество и тип материалов, а также технологические процессы через сеть LS Manufacturing. Ответственность за эту информацию несет исключительно покупатель. Для получения ценовых предложений на детали, пожалуйста, укажите точные требования к этим деталям. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами .

Команда LS Manufacturing

Компания LS Manufacturing — лидер отрасли, специализирующийся на индивидуальных производственных решениях. Имея более чем 20-летний опыт работы с более чем 5000 клиентами, мы специализируемся на высокоточной обработке на станках с ЧПУ , изготовлении изделий из листового металла , 3D-печати , литье под давлением , штамповке металла и других комплексных производственных услугах.
Наш завод располагает более чем 100 современными пятиосевыми обрабатывающими центрами и сертифицирован по стандарту ISO 9001:2015. Мы предоставляем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения клиентам в более чем 150 странах и регионах мира. Будь то мелкосерийное производство или массовая индивидуализация, мы можем удовлетворить ваши потребности в течение 24 часов. Выбирая LS Manufacturing , вы выбираете эффективность, качество и профессионализм.
Для получения более подробной информации посетите наш веб-сайт: www.lsrpf.com .