Kaip sukurti metalo 3D spausdinimo{0}}pašalinio apdorojimo kokybės sistemą?

Įvadas

Įsivaizduokite taip: pirkimų vadovas gauna metalinių 3D spausdintų formų įdėklų partiją, kuri atvykus atrodo nepriekaištingai. Paviršiaus apdaila yra lygi, konformiški aušinimo kanalai yra tiksliai išdėstyti, o matmenų tolerancijos patikrinamos popieriuje. Tačiau praėjus dviem savaitėms nuo gamybos, pelėsiai pradeda netolygiai dėvisi, ant dalių atsiranda blyksniai, o ciklo laikas svyruoja. Pagrindinė priežastis? Jokios struktūrinės metalo 3D spausdinimo kokybės kontrolės sistemos - tik specialus-post{7}}apdorojimas, kuris paliko paslėptus įtempimus, nenuoseklų paviršiaus vientisumą ir nepatvirtintą kanalo našumą.

Tvirta tolesnio{0}}apdorojimo kokybės sistema nėra maloni--metaliniam 3D spausdinimui; tai skirtumas tarp liejimo įrankių, kurie trunka 100 000+ ciklų, ir to, kuris sugenda 20 000 ciklų. Šiame praktiškame vadove pirkėjai ir gamintojai tiksliai nurodo, kaip sukurti, atlikti auditą ir užtikrinti, kad jie būtų vykdomi. Pamatysite tikrus duomenis, patikrintą šešių-ramsčių sistemą ir „Sunhingstones“ atvejo analizę, kurioje buvo atlikta 180,{11}} ciklų naudojant didelės apimties{12}}automobilių įrankius. Nesvarbu, ar perkatemetalinė 3D spausdinta įpurškimo formaįdėklus arba savo metalo priedų gamybos operaciją, šie veiksmai apsaugos jūsų investicijas ir gamybos laiką.

Kodėl liejimo įrankiai pakelia kokybės kartelę aukščiau nei standartinės metalinės dalys

Įpurškimo formos įrankiai, pagaminti naudojant metalinį 3D spausdinimą, susiduria su daug sunkesnėmis sąlygomis nei įprastos AM dalys. Kiekvienas ciklas sukelia ekstremalų ciklinį šiluminį įtempį (dažnai 200–400 laipsnių svyravimus), griežtus matmenų nuokrypius (dažniausiai ±0,05 mm arba geresnius dideliuose įdėkluose) ir paviršiaus apdailos reikalavimus, dėl kurių poliruotų ertmių paviršiuose gali reikėti Ra Mažiau nei 0,8 µm. Konformiški aušinimo kanalai turi išlikti nesandarūs- ir matmenų stabilumas esant aukštam slėgiui ir pakartotiniam šiluminiam ciklui.

Be formalios metalinės 3D spausdinimo kokybės kontrolės sistemos šie reikalavimai tampa spėlionėmis. Pašalinus atramą, gali atsirasti mikro-iškraipymų, terminis apdorojimas gali palikti liekamuosius įtempimus, o paviršiaus apdaila gali pakeisti aušinimo-kanalo geometriją. Remiantis 2023 m. žurnale „Journal of Manufacturing Processes“ paskelbtu tyrimu, daugiau nei 55 % AM įrankių įdėklų gedimų atsiranda dėl netinkamo tolesnio apdorojimo, o ne dėl paties spausdinimo proceso.

Štai kodėl kiekviename tolesnio{0}}apdorojimo etape reikia dokumentais pagrįsto „kokybės užtvaro“ - išmatuojamo patikrinimo taško su tinkamumo / neatitikimo kriterijais, kad dalis judėtų į priekį. Tik tada galėsite garantuotimetalinis 3D spausdinimasmatmenų tolerancija, SLM liejimo įrankių paviršiaus apdaila ir kanalo vientisumas, kurio reikalaujama didelių{0}}apimčių.

Šeši metalo 3D spausdinimo{1}}apdorojimo kokybės sistemos ramsčiai

Čia yra bet kurios patikimos metalinės 3D spausdinimo kokybės kontrolės sistemos nuskaitomas, bendrinamas branduolys. Kiekviename ramstyje yra trumpas paaiškinimas ir tai, kas nepavyksta be jo.

Sukūrimo parametrų dokumentacija ir{0}}atsijungimas Kiekvienas darbas prasideda užrakintu kūrimo failu (lazerio galia, nuskaitymo strategija, sluoksnio storis, palaikymo dizainas), kurį pasirašo inžinerija ir kokybė. Be jo negalėsite atsekti defektų iki pagrindinės priežasties arba pakartoti sėkmingų kūrimo.

Įtempių mažinimas / terminis apdorojimas naudojant sertifikuotus ciklo įrašus. Naudojant H13 įrankių plieną ar panašius lydinius, kontroliuojamas HIP arba vakuuminio terminio apdorojimo ciklas yra-nederinamas. Sertifikuoti termoporos duomenys ir krosnies diagramos įrodo, kad detalė pasiekė tikslų temperatūros{4}}laiką. Praleiskite tai, o liekamieji įtempimai sukels formos deformaciją arba ankstyvą įtrūkimą.

Palaikomas pašalinimo protokolas + matmenų patikra Nr. 1 Standartizuota seka (vielos EDM, juostinis pjūklas, CNC), po kurio nedelsiant nuskaitoma CMM arba mėlyna{2}} šviesa. Šis pirmasis-straipsnio matmenų užtvaras anksti užfiksuoja iškraipymus. Be jo, vėlesni užbaigimo veiksmai gaišta laiką-ne{7}}tolerancijos dalims.

Paviršiaus apdailos standartas (šlifavimas pūtimu, EDM, poliravimas) su Ra taikiniu kiekvienam naudojimui Nurodykite tikslias Ra vertes (pvz., Mažiau nei 0,8 µm ertmių paviršiams, Mažiau nei 3,2 µm nematomoms vietoms) ir terpės, slėgio ir poliravimo veiksmų seką. SLM formos įrankių paviršiaus apdaila tiesiogiai veikia dalių atpalaidavimą ir formos tarnavimo laiką; Nekontroliuojama apdaila sukuria nenuoseklią tekstūrą ir paslėptus įtempius.

Konformalus aušinimo kanalo slėgis ir sandarumo bandymas Suspauskite kanalus iki 1,5 karto didesnio darbinio slėgio (paprastai 150–200 barų) heliu arba dažytu vandeniu ir palaikykite dokumentais nurodytą laiką. Bet koks nukritimas ar nuotėkis sugenda dalis. Tai labai svarbu 3D spausdinimui su aušinimo įdėklu -, dėl kurios metaliniai AM įrankiai yra pranašesni.

Galutinė CMM / 3D nuskaitymo patikra ir pirmoji-straipsnio ataskaita. Visas 3D optinis arba KT nuskaitymas ir CMM taškai apie visas svarbiausias funkcijas, su skaitmenine ataskaita, įskaitant šilumos nukrypimų žemėlapius. Šie galutiniai vartai gamina atsekamos kokybės paketą, kurio turėtų reikalauti kiekvienas pirkėjas.

Kuo tai skiriasi įpurškiamoms formoms, konkrečiai Formos įdėklai turi atitikti ne tik mechanines specifikacijas, bet ir 3D spausdintų formų įdėklų kokybės standartus, apimančius nuovargio naudojimo laiką esant ciklinei apkrovai ir šilumos laidumo išlaikymą. Todėl metalo priedų gamybos tikrinimo procesas prideda slėgio / nesandarumo bandymus ir paviršiaus -vientisumo patikrinimą, kurio retai reikia standartinėms konstrukcinėms AM dalims. Šešių-stulpų sistema automatiškai įgyvendina šiuos papildomus vartus.

Ką sako duomenys: kokybės sistemos prieš kokybės sistemų nebuvimą

Sunkūs skaičiai daro atvejį nepaneigiamą. 2024 m. Wohlers ataskaita rodo, kad įmonės, turinčios oficialų AM po-apdorojimo protokolą, praneša apie 35–40 % mažiau perdirbimo ciklų. ASTM Tarptautinio AM kompetencijos centro išvados patvirtina, kad struktūrinis patikrinimas kiekviename po{6}}apdorojimo etape sumažina bendrą dalių laužo kiekį nuo ~18 % iki mažiau nei 5 % gamybos aplinkoje.

Štai greitas palyginimas:

Iš ESTA{0}}pripažintų tiekėjų tarpvalstybinėse-pramoninių įrankių tiekimo grandinėse vis dažniau tikimasi, kad jie demonstruos dokumentais pagrįstus kokybės protokolus -, suteikdami reikalavimus atitinkantiems gamintojams aiškų pranašumą teikiant pasaulinius pasiūlymus. Pranešimas paprastas: metalinių AM dalių tolesnio apdorojimo{4}veiksmai yra ta vieta, kur realus našumo skirtumas.

„Sunhingstones“ atvejo analizė: kokybės sistemos kūrimas, skirtas didelio{0}}apimčių liejimo įrankiams

Europos plastikų gamintojui reikėjo aštuonių metalinių 3D spausdintų H13 plieninių formų įdėklų su konforminiu aušinimu didelės apimties automobilių vidaus apdailos daliai. Ankstesnis jų tiekėjas naudojo ad-pastovų{5}}add hoc apdorojimą; trijų iš aštuonių įdėklų slėgio bandymai nepavyko ir projektas nuslydo šešias savaites.

Sunhingstones įdiegė visą šešių{0}}vartų kokybės protokolą. Rezultatas: visi aštuoni įdėklai išlaikė pirmąjį-straipsnio patikrinimą pirmuoju bandymu. Konformalūs aušinimo kanalai išlaikė 150 barų slėgį ir nulinį nuotėkį. Įrankiai jau viršijo 180 000 ciklų be neplanuotos priežiūros.

Kaip sertifikuotas metalo 3D spausdinimo gamintojas, valdantis specialią 3D spausdintų formų įdėklų gamyklą, „Sunhingstones“ pačią kokybės sistemą traktuoja kaip produktą. Pirkėjai gauna visus dokumentų paketus -, o ne tik dalis -, leidžiančius sklandžiai integruoti į savo ISO arba IATF sistemas. Šis metodas didmeninę metalo 3D spausdinimo paslaugą paverčia pakartotiniu, mažos{7}}rizikos tiekimo grandinės sprendimu.

Kaip įvertinti, ar metalo 3D spausdinimo tiekėjas turi realią kokybės sistemą

Prieš užsisakydami iš bet kurio pasirinktinio metalo 3D spausdinimo įrankių tiekėjo, naudokite šį 7-klausimų išsamaus patikrinimo kontrolinį sąrašą:

Ar galite pateikti proceso FMEA, skirtą specialiai tolesniam{0}}apdorojimui?

Ar kiekvienai partijai išduodate terminio apdorojimo sertifikatus (su termoporų lentelėmis)?

Kokią CMM arba 3D nuskaitymo įrangą naudojate ir ar galiu matyti kalibravimo įrašus?

Kaip tikrinate konforminio aušinimo kanalo vientisumą (slėgį, nuotėkį, srautą)?

Koks yra jūsų dokumentais patvirtintas pirmasis{0}}straipsnio įdėklų pralaidumo rodiklis per pastaruosius 12 mėnesių?

Ar galiu pamatyti kokybės ataskaitos pavyzdį iš ankstesnio metalo 3D spausdinimo įpurškimo formos darbo?

Ar jūsų procesai audituojami pagal kokį nors ISO ar ASTM standartą?

Tiekėjai, atsakę „taip“ į visus septynis - ir galintys nedelsiant pateikti dokumentus -, naudoja tikro metalo 3D spausdinimo kokybės kontrolės sistemą. Sunhingstones tai daro.

Praktiniai veiksmai, skirti sukurti arba patikrinti savo posto{0}}apdorojimo kokybės sistemą

Jei vadovaujate-vidinėje AM laboratorijoje arba norite atlikti tiekėjų auditą, atlikite šiuos veiksmus:

Susiekite dabartinę įrašų{0}}apdorojimo darbo eigą nuo pabaigos-į{2}}pabaigą.

Nustatykite ir dokumentuokite šešis aukščiau esančius kokybės vartus.

Pasirinkite matavimo įrankius (CMM mažiems leistiniesiems nuokrypiams, mėlyna{0}}šviesa arba kompiuterinė tomografija vidiniams kanalams).

Kurkite standartizuotus kūrimo dokumentų, terminio apdorojimo įrašų,{0}}patikrinimo ataskaitų ir{1}}neatitikties ataskaitų šablonus.

Atlikite pirmąjį kitų penkių formavimo{0}}įdėjimo darbų vidinį auditą ir įvertinkite pagal 3 skirsnyje pateiktą metriką.

Daugelis originalios įrangos gamintojų, plečiančių savo AM įrankių programas, taip pat pasitelkia „Sunhingstones“ tiekėjų auditui ir kokybės{0}}sistemoms konsultuoti. Tikslas tas pats: paversti-post apdorojimą iš išlaidų centro į konkurencinį pranašumą.

DUK

1 klausimas: kokio tolesnio{1}}apdorojimo reikia metaliniam 3D spausdintam įpurškimo formos įdėklui?

Visa seka yra: įtempių-pašalinimas / terminis apdorojimas → atramos pašalinimas → matmenų patikrinimas → paviršiaus apdaila (šlifavimas + poliravimas iki nurodyto Ra) → konforminio aušinimo slėgio / nuotėkio bandymas → galutinis CMM / 3D nuskaitymas + pirmoji -straipsnio ataskaita. Kiekvienas žingsnis turi būti dokumentuotas.

2 klausimas: kiek tikslūs metaliniai 3D spausdintų formų įdėklai, palyginti su apdirbtais? Taikant tinkamą kokybės sistemą, metaliniai AM įdėklai paprastai pasiekia ±0,05 mm arba geresnį kritinį elementą, - atitinkantį arba viršijantį įprastą sudėtingų geometrijų apdirbimą. Skirtumas yra tas, kad AM tiekia konformiškus aušinimo kanalus, kurių negali apdirbti įdėklai.

3 klausimas: ar 3D spausdinimas tinka įpurškimo formų įrankiams?

Taip -, kai įdiegta struktūrinio metalo 3D spausdinimo kokybės kontrolės sistema. Įrankiai su konforminiu aušinimu paprastai užtikrina 30–50 % greitesnį ciklo laiką ir 100,{6}} gyvavimo ciklų, gerokai pranokstančius tradicinius sudėtingų dalių metodus.

4 klausimas: kas yra konforminis aušinimo kanalas ir kodėl jam svarbus post{1}} apdorojimas?

Konformiški aušinimo kanalai atitinka tikslų ertmės kontūrą ir pašalina šilumą daug efektyviau nei tiesūs{0}}išgręžti kanalai. Vėlesnis-apdorojimas (ypač pašalinimo ir nuotėkio patikrinimo palaikymas) užtikrina, kad kanalai liktų atviri, neiškraipyti ir slėgis-sudėtingas; bet koks čia esantis defektas naikina našumo padidėjimą.

5 klausimas: kaip sužinoti, ar mano metalinio 3D spausdinimo tiekėjas turi tinkamą kokybės sistemą? Užduokite septynis klausimus 5 skyriuje. Tiekėjas, kuris pateikia išsamią kiekvieno vartų dokumentaciją, valdo tikrą sistemą; neaiškūs patikinimai arba trūkstami įrašai yra raudonos vėliavėlės.

6 klausimas: kokius sertifikatus metalo 3D spausdinimo gamintojas turėtų turėti liejimo įrankiams?

Ieškokite ISO 9001 arba IATF 16949 (automobiliams) ir ASTM/ISO AM standartų (pvz., ISO/ASTM 52904 proceso dokumentacijai) laikymosi. Taip pat labai svarbu turėti medžiagų sertifikatus pagal ASTM A681 (H13) arba lygiavertį.

Nuorodos

Wohlers ataskaita 2024 - wohlers.com

„Journal of Manufacturing Processes“: „Po{0}}apdorojimo poveikis AM įrankių įdėklų našumui“ (2023 m.) - sciencedirect.com

ASTM Tarptautinis AM kompetencijos centras - astm.org/amcoe

ISO/ASTM 52904: AM proceso dokumentacijos standartas - iso.org

ASTM A681 / DIN 1.2344: H13 įrankių plieno terminis apdorojimas - astm.org

America Makes & ANSI AMSC standartizacijos planas v2.0 - america-makes.us

ESTA (Europos saugumo transporto asociacija) - pramonės tiekimo grandinės atitikties atnaujinimai - esta.org

ResearchGate: „Konformiški aušinimo kanalai SLM formavimo įrankiuose: apžvalga“ - researchgate.net