Berapa proporsi pasca-pemrosesan setelah pencetakan 3D logam dalam keseluruhan biaya produksi?

一, Bagian-bagian yang membentuk biaya-pasca pemrosesan dan bagian utamanya
Ada empat modul teknologi utama yang membentuk pasca{0}}pemrosesan pencetakan 3D logam: penghilangan material, perlakuan panas, perlakuan permukaan, dan penguatan struktur. Setiap modul memiliki biaya seperti peralatan, penggunaan energi, dan tenaga kerja.

Pengambilan material: ini termasuk menghilangkan struktur pendukung, menyelesaikan permukaan, dan memperbaiki dimensi. Misalnya, setelah pencetakan, permukaan saluran aliran pada bilah mesin penerbangan perlu dipoles seperti cermin menggunakan pusat pemesinan linkage lima-sumbu. Diperlukan waktu berjam-jam untuk memproduksi satu buah produk, dan sebagian besar biaya tersebut adalah untuk peralatan dan tenaga kerja.
Perlakuan panas adalah proses menghilangkan tekanan internal dan memperbaiki struktur butiran. Hal ini dapat dilakukan melalui anil, larutan padat+penuaan, dan pengepresan isostatik panas (HIP). Perawatan anil vakum mengurangi sisa stres sebesar 80% setelah mencetak implan ortopedi paduan titanium. Namun, hal ini memerlukan tungku vakum khusus dan-isolasi jangka panjang, yang menghabiskan sebagian besar pengeluaran energi.
Perawatan permukaan: metodenya meliputi sandblasting, pelapisan listrik, pelapisan laser, oksidasi busur mikro, dan lain-lain yang menutupi permukaan. Setelah mencetak braket untuk paket baterai kendaraan energi baru, perlakuan oksidasi busur mikro meningkatkan ketahanannya terhadap korosi dalam uji semprotan garam hingga lebih dari 1000 jam. Namun biaya bahan kimia dan perawatan peralatannya agak mahal.
Penguatan struktural, seperti penguatan serat, desain material gradien, dan optimalisasi struktur kisi. Bagian cetakan katup tenaga nuklir tertentu menggunakan struktur gradien yang terbuat dari baja tahan karat paduan berbasis nikel. Hal ini memerlukan proses gabungan pencetakan bersama multi-bahan dan perlakuan panas. Kompleksitas teknis membuat penelitian dan pengembangan serta produksi uji coba menjadi lebih mahal.
2, Data dari industri dan studi kasus tentang persentase biaya-pemrosesan
1. Pemeriksaan struktur biaya pada industri standar
Di bidang kedirgantaraan, misalnya, kerangka tangki bahan bakar mesin roket tertentu memerlukan biaya pencetakan sekitar 40%, biaya pasca-proses sebesar 35% (15% untuk pemrosesan HIP, 12% untuk penggilingan CNC, dan 8% untuk anodisasi), dan 25% untuk membeli material. Besarnya persentase biaya pasca-pemrosesan disebabkan karena suku cadang harus bekerja dengan baik dalam lingkungan yang sangat sulit, yang berarti suku cadang harus melalui banyak langkah untuk memastikan keandalannya.
Terkait perangkat medis, biaya pasca-pemrosesan implan sendi pinggul paduan titanium khusus setelah pencetakan adalah sekitar 28% (dengan biaya perlakuan panas 12%, biaya pemolesan 10%, dan pengemasan steril biaya 6%). Biaya bahan 35%, biaya desain dan validasi 37%. Persentase biaya pasca-pemrosesan tidak terlalu besar, namun persyaratan kekasaran permukaan (Ra < 0,2 μm) dan biokompatibilitas berarti diperlukan-pemesinan presisi tinggi dan pemrosesan khusus.
Dalam dunia elektronik konsumen: Misalnya, biaya pencetakan untuk gulir engsel ponsel layar lipat adalah 55%, biaya-pasca pemrosesan adalah 25% (10% untuk pelepasan penyangga, 8% untuk perlakuan panas, dan 7% untuk sandblasting permukaan), dan biaya bahan adalah 20%. Efek skala produksi massal berdampak besar pada persentase biaya-pemrosesan. Ketika output meningkat, biaya per unit turun.
2. Bagaimana pilihan proses mempengaruhi biaya setelah pengolahan
Proses peleburan lapisan bubuk (PBF): Persentase pengeluaran-pemrosesan biasanya besar karena struktur pendukung perlu ditambahkan selama proses pencetakan. Saat Anda menggunakan teknologi SLM untuk mencetak bagian tertentu dari struktur pesawat, 30% biayanya adalah untuk menghilangkan penyangga dan memoles permukaannya. Jika Anda menggunakan teknologi EBM tanpa struktur pendukung, biayanya turun hingga 15%.
Proses jet perekat (BJ) memungkinkan pembentukan dekat{0}}jaring dengan menghilangkan lemak dan menyinter bodi hijau setelah pencetakan. Hal ini menghemat banyak biaya pasca-perawatan. Setelah mencetak hub roda mobil dengan teknologi BJ, biaya pasca-pemrosesan hanya 12% (terutama perlakuan panas dan sedikit pemesinan). Ini lebih murah 50% dibandingkan biaya pasca-pemrosesan dengan teknologi PBF.
Proses Directed Energy Deposition (DED): baik untuk memperbaiki potongan besar dan bersiap untuk pelapisan; biaya pasca-pemrosesan didasarkan pada ketebalan lapisan pencetakan. Jika ketebalan lapisan pencetakan peralatan mesin pertambangan tertentu adalah 1 mm, biaya pasca-pemrosesan hanya 8%. Namun bila ketebalan lapisan diturunkan menjadi 0,3 mm, biaya pemolesan naik hingga 15% karena permukaan menjadi lebih kasar.
3, Elemen yang memengaruhi proporsi-biaya pascapemrosesan dan cara terbaik untuk mengubahnya
1. Pemeriksaan unsur motivasi
Persyaratan mengenai cara kerja material: Material berperforma tinggi seperti paduan-suhu tinggi dan paduan titanium memerlukan perlakuan HIP untuk menghilangkan pori-pori, yang dapat berkontribusi hingga 20% -30% dari total biaya.
Betapa rumitnya bagian ini: Pemesinan{0}}multi-sumbu dan pengujian khusus diperlukan untuk fitur kompleks seperti saluran aliran internal dan struktur kisi. Setelah mencetak bilah mesin penerbangan tertentu, biaya pengujian CT adalah 25% dari keseluruhan biaya pasca-pemrosesan.
Skala batch: Di bidang elektronik konsumen, ketika volume satu batch pencetakan melebihi 10.000 lembar, persentase biaya pasca-pemrosesan dapat diturunkan dari 30% menjadi 15%. Hal ini terutama disebabkan oleh jalur produksi otomatis dan pemadatan proses.
Kematangan teknologi: Perbedaan akurasi dan stabilitas antara peralatan yang dibuat di AS dan peralatan yang dibuat di negara lain berarti bahwa 10% hingga 15% lebih banyak pekerjaan harus diselesaikan setelah pemrosesan pada peralatan buatan AS, yang secara tidak langsung meningkatkan biaya.
2. Mencari cara terbaik untuk mengoptimalkan
Inovasi proses: Menggunakan teknologi seperti pencetakan regional dan distribusi bubuk dua arah untuk membuat pencetakan lebih efisien dan memerlukan lebih sedikit struktur pendukung. Salah satu perusahaan meningkatkan metode pemindaiannya untuk mengurangi volume dukungan sebesar 40%, yang juga mengurangi persentase pengeluaran pasca-pemrosesan.
Mengoptimalkan bahan: Buatlah bahan bedak khusus yang mudah dikerjakan dan tidak terlalu membebaninya. Sebuah perusahaan tertentu telah merilis bubuk paduan titanium dengan konsentrasi oksigen rendah. Bubuk ini menurunkan suhu perlakuan panas sebesar 50 derajat dan memotong biaya penggunaan energi dari 18% menjadi 10%.
Meningkatkan peralatan: Menambahkan deteksi online dan teknologi pemrosesan adaptif untuk mengurangi kebutuhan orang melakukan berbagai hal dengan tangan. Sebuah perusahaan yang menggunakan robot pemoles bertenaga AI-telah memangkas waktu yang diperlukan untuk memproses satu bagian dari dua jam menjadi setengah jam. Biaya tenaga kerja juga turun dari 25% menjadi 8%.
Bekerja sama dalam rantai industri: Peralatan pencetakan dan pasca-pemrosesan yang terintegrasi dapat mempersingkat siklus produksi. Sebuah perusahaan tertentu telah menemukan mesin komposit "pencetakan+perlakuan panas+pemesinan" yang memangkas waktu yang diperlukan untuk membuat komponen struktur penerbangan dari dua minggu menjadi tiga hari dan menurunkan biaya sebesar 35%.