ما هي نسبة ما بعد المعالجة-بعد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في تكلفة التصنيع الإجمالية؟

أولًا، الأجزاء التي تتكون منها-رسوم ما بعد المعالجة وأجزائها الرئيسية
هناك أربع وحدات تكنولوجية رئيسية تشكل-المعالجة اللاحقة للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن: إزالة المواد، والمعالجة الحرارية، ومعالجة الأسطح، وتقوية الهياكل. كل وحدة لها تكاليف مثل المعدات، واستخدام الطاقة، والعمالة.

إزالة المواد: ويشمل ذلك إزالة الهيكل الداعم، واستكمال السطح، وتثبيت الأبعاد. على سبيل المثال، بعد الطباعة، يجب صقل سطح قناة التدفق على شفرات محرك الطيران باستخدام مركز معالجة ربط ذي خمسة محاور. قد يستغرق إنتاج قطعة واحدة عدة ساعات، ويخصص جزء كبير من هذه النفقات للمعدات والعمالة.
المعالجة الحرارية هي عملية التخلص من الإجهاد الداخلي وتحسين بنية الحبوب. يمكن القيام بذلك من خلال التلدين، والمحلول الصلب + التعتيق، والضغط المتوازن الساخن (HIP). يقلل علاج التلدين الفراغي من الإجهاد المتبقي بنسبة 80% بعد طباعة غرسة تقويمية من سبائك التيتانيوم. ومع ذلك، فهو يحتاج إلى فرن تفريغ خاص وعزل طويل الأمد-، والذي يشكل جزءًا كبيرًا من نفقات الطاقة.
معالجة السطح: تشمل الطرق السفع الرملي، والطلاء الكهربائي، والكسوة بالليزر، وأكسدة القوس الدقيقة، وغيرها من الطرق التي تغطي السطح. بعد طباعة الدعامة لحزمة بطارية سيارة الطاقة الجديدة، زادت معالجة الأكسدة القوسية الدقيقة من مقاومتها للتآكل في اختبار رش الملح لأكثر من 1000 ساعة. ومع ذلك، كانت تكلفة المواد الكيميائية وصيانة المعدات باهظة الثمن إلى حد ما.
التعزيز الهيكلي، مثل تقوية الألياف، وتصميم المواد المتدرجة، وتحسين هيكل الشبكة. تستخدم الأجزاء المطبوعة لصمام طاقة نووية معين بنية متدرجة مصنوعة من سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ القائمة على النيكل-. يتطلب هذا عملية مركبة من الطباعة المشتركة-لمواد متعددة والمعالجة الحرارية. التعقيد الفني يجعل البحث والتطوير والإنتاج التجريبي أكثر تكلفة.
2، بيانات من الصناعة ودراسات الحالة حول النسبة المئوية لتكاليف ما بعد المعالجة-.
1. فحص هيكل التكلفة في الصناعات القياسية
في مجال الطيران، على سبيل المثال، تبلغ تكلفة طباعة إطار خزان الوقود لمحرك صاروخي معين حوالي 40%، و35% للمعالجة اللاحقة- (15% لمعالجة HIP، و12% للطحن باستخدام الحاسب الآلي، و8% للأكسدة)، و25% لشراء المواد. تعود النسبة المئوية الكبيرة لنفقات ما بعد المعالجة- إلى أن الأجزاء يجب أن تعمل بشكل جيد في ظروف قاسية للغاية، مما يعني أنه يتعين عليها اتباع العديد من الخطوات للتأكد من موثوقيتها.
عندما يتعلق الأمر بالأجهزة الطبية، تبلغ تكلفة ما بعد المعالجة-لزرعة مفصل الورك المخصصة المصنوعة من سبائك التيتانيوم بعد الطباعة حوالي 28% (مع تكلفة المعالجة الحرارية 12%، وتكلفة التلميع 10%، وتكلفة التغليف المعقم 6%). وتبلغ تكلفة المواد 35%، وتكلفة التصميم والتحقق من الصحة 37%. إن النسبة المئوية لتكاليف ما بعد المعالجة- ليست كبيرة جدًا، ولكن متطلبات خشونة السطح (Ra < 0.2 ميكرومتر) والتوافق الحيوي تعني أن هناك حاجة إلى -آلات عالية الدقة ومعالجة محددة.
في عالم الإلكترونيات الاستهلاكية: على سبيل المثال، تبلغ تكلفة الطباعة للتمرير المفصلي لشاشة الهاتف المحمول القابلة للطي 55%، وتبلغ تكلفة-ما بعد المعالجة 25% (10% لإزالة الدعم، و8% للمعالجة الحرارية، و7% للسفع الرملي على السطح)، وتبلغ تكلفة المواد 20%. إن تأثير الحجم الكبير للتصنيع الضخم له تأثير كبير على النسبة المئوية لتكاليف ما بعد المعالجة-. ومع ارتفاع الإنتاج، تنخفض تكلفة الوحدة.
2. كيف يؤثر اختيار العملية على التكاليف بعد العلاج
عملية ذوبان طبقة المسحوق (PBF): عادة ما تكون النسبة المئوية لنفقات ما بعد المعالجة-كبيرة حيث يلزم إضافة هياكل الدعم أثناء عملية الطباعة. عند استخدام تقنية SLM لطباعة جزء معين من هيكل الطائرة، فإن 30% من التكلفة تكون لإزالة الدعامة وتلميع السطح. عند استخدام تقنية EBM بدون بنية الدعم، تنخفض هذه التكلفة إلى 15%.
تتيح عملية النفث اللاصق (BJ) إمكانية التشكيل بالقرب من-الشبكة عن طريق إزالة الشحوم وتلبيد الجسم الأخضر بعد الطباعة. وهذا يقلل من نفقات ما بعد العلاج-بمبلغ كبير. بعد طباعة محور عجلة السيارة بتقنية BJ، تبلغ تكلفة المعالجة اللاحقة-12% فقط (المعالجة الحرارية بشكل أساسي والقليل من التصنيع الآلي). وهذا أقل بنسبة تزيد عن 50% من تكلفة المعالجة اللاحقة-باستخدام تقنية PBF.
عملية ترسيب الطاقة الموجهة (DED): جيدة لتثبيت القطع الكبيرة والاستعداد للطلاء؛ تعتمد تكلفة المعالجة اللاحقة-على مدى سماكة طبقة الطباعة. عندما يكون سمك طبقة الطباعة لمعدات معينة لآلات التعدين 1 مم، فإن تكلفة المعالجة اللاحقة- تكون 8% فقط. ولكن عندما ينخفض ​​سمك الطبقة إلى 0.3 مم، ترتفع تكلفة التلميع إلى 15% لأن السطح يصبح أكثر خشونة.
3، العناصر التي تؤثر على نسبة تكاليف -ما بعد المعالجة وأفضل طريقة لتغييرها
1. فحص العناصر المحفزة
متطلبات كيفية عمل المواد: تتطلب المواد عالية الأداء مثل-السبائك عالية الحرارة وسبائك التيتانيوم معالجة HIP لإزالة المسام، وهو ما يمكن أن يساهم بما يصل إلى 20% -30% من التكلفة الإجمالية.
مدى تعقيد الجزء: هناك حاجة إلى تصنيع متعدد-محاور واختبار خاص للميزات المعقدة مثل قنوات التدفق الداخلية والهياكل الشبكية. بعد طباعة شفرة محرك طيران معينة، تبلغ تكلفة اختبار التصوير المقطعي المحوسب 25% من التكلفة الإجمالية للمعالجة اللاحقة-.
مقياس الدفعة: في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، عندما يتجاوز حجم دفعة واحدة من الطباعة 10000 قطعة، يمكن تخفيض النسبة المئوية لنفقات ما بعد المعالجة-من 30% إلى 15%. ويرجع ذلك أساسًا إلى خطوط الإنتاج الآلية وتصلب العمليات.
النضج التكنولوجي: إن الاختلاف في الدقة والثبات بين المعدات المصنوعة في الولايات المتحدة والمعدات المصنوعة في بلدان أخرى يعني أن هناك حاجة إلى إنجاز المزيد من العمل بنسبة 10% إلى 15% بعد المعالجة على المعدات المصنوعة في الولايات المتحدة-، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف بشكل غير مباشر.
2. النظر إلى أفضل طريقة للتحسين
ابتكار العمليات: استخدام تقنيات مثل الطباعة الإقليمية وتوزيع المسحوق ثنائي الاتجاه لجعل الطباعة أكثر كفاءة وتحتاج إلى هياكل داعمة أقل. قامت إحدى الشركات بتحسين طريقة المسح الخاصة بها لخفض حجم الدعم بنسبة 40%، الأمر الذي أدى أيضًا إلى خفض النسبة المئوية لنفقات ما بعد المعالجة-.
تحسين المواد: اصنع مواد مسحوقية محددة يسهل العمل بها ولا تضع عليها الكثير من الضغط. أصدرت شركة معينة مسحوق سبائك التيتانيوم بتركيز منخفض للأكسجين. يعمل هذا المسحوق على خفض درجة حرارة المعالجة الحرارية بمقدار 50 درجة ويقلل تكلفة استخدام الطاقة من 18% إلى 10%.
ترقية المعدات: إضافة تقنيات الكشف والمعالجة التكيفية عبر الإنترنت لتقليل حاجة الأشخاص إلى القيام بالأشياء يدويًا. قامت إحدى الشركات التي تستخدم روبوت التلميع -المدعوم بالذكاء الاصطناعي بتقليص الوقت المستغرق لمعالجة قطعة واحدة من ساعتين إلى نصف ساعة. كما انخفضت تكلفة العمالة من 25% إلى 8%.
العمل معًا في السلسلة الصناعية: يمكن لمعدات الطباعة المتكاملة ومعدات ما بعد المعالجة-تقصير دورات التصنيع. اخترعت شركة معينة آلة مركبة "الطباعة + المعالجة الحرارية + التصنيع" التي تقلل الوقت الذي يستغرقه تصنيع الأجزاء الهيكلية للطيران من أسبوعين إلى ثلاثة أيام وتخفض التكلفة بنسبة 35٪.