Која је разлика између ЦНЦ-а и МИМ-а?

Прошлог тромесечја, компанија за медицинске уређаје послала нам је део који су обрађивали три године. Носач од нерђајућег челика, 47 функција, 23 долара по комаду, 60.000 јединица годишње. Желели су да знају да ли МИМ може да смањи своје трошкове.

 

Урадили смо анализу. МИМ алат би коштао 52.000 долара. Цена по-комаду би пала на 4,20 УСД. Постигнут-над чак 2.766 јединица, тако да би повратили инвестицију у алате у првом месецу производње и уштедели 1,1 милион долара годишње након тога.

 

Нису се мењали.

 

Носач је имао два отвора који захтевају ±0,02 мм за утискивање лежаја{1}}. МИМ на ±0,3% на тим карактеристикама од 18 мм би дао ±0,054 мм, скоро три пута превише лабав. Могли бисмо МИМ каросерију и ЦНЦ-завршити отворе, али тај хибридни приступ коштао је 7,80 УСД по комаду. И даље штеди новац, али не и драматично смањење које су желели.

Толеранција

Овде већина МИМ пројеката умире. МИМ скале толеранције у процентима, ±0,3% стандардно, ±0,1% оптимизовано. Инжењери виде ±0,3% и мисле „тесно“. Што се тиче малих карактеристика, јесте.

ЦНЦ држи апсолутну толеранцију. МИМ ваге са величином. Тај отвор од 50 мм на ±0,05 мм? МИМ не може да га додирне без секундарне обраде.

Али када толеранције функционишу, уштеде су стварне. Програм хируршких инструмената Спине Ваве-а је случај који најчешће спомињемо јер су бројеви јавни и прича је потпуна. Дошли су код свог МИМ добављача са компонентом за закључавање за отпрему за Велоцити® уређај за спиналну фузију. Део је коштао 18 долара по комаду, што није било нечувено за медицинску компоненту, али им је било потребно 75.000 јединица годишње. Годишња потрошња на машинску обраду: 1,35 милиона долара.

МИМ евалуација је трајала четири месеца. Алат кошта 38.000 долара. Први чланци су захтевали два подешавања циклуса синтеровања да би постигли димензионалне спецификације. Цена по-комаду је износила 2,80 УСД. Укупно за прву годину: 248.000 долара укључујући амортизацију алата. Уштедели су више од милион долара у првој години. До треће године, кумулативна уштеда је премашила 3,2 милиона долара.

Процес

МИМ је низ трансформација. Метални прах, пречника 2 до 20 микрона, меша се са термопластичним везивом на отприлике 60% праха до 40% везива по запремини. Смеша се током убризгавања понаша као пластика. Улива се у шупљине калупа и учвршћује се у "зелене делове" који изгледају исправно, али немају структурални интегритет.

Зелени део пролази кроз дебиновање, термичку декомпозицију или екстракцију растварачем, да би се уклонио полимер. Оно што остаје је "смеђи део": метални прах који се држи заједно трењем и остатком везива. Довољно крхка да се распадне ако погрешно рукујете.

Смеђи део улази у пећ за синтеровање која ради на 85-95% тачке топљења легуре. Током 15-20 сати, дифузија у чврстом стању везује честице праха. Део се скупља 15-20% у свим димензијама како се порозност урушава и повећава густина. Део обликован на 60 мм излази из синтеровања на 48-51 мм.

Скупљање је предвидљиво у збиру, али није савршено уједначено. Гравитација утиче на делове различито у зависности од оријентације пећи. Расподела масе утиче на локалне стопе скупљања. Варијације дебљине зида стварају диференцијално скупљање које искривљује делове.

Видели смо да делови излазе из синтеровања исправних димензија, а делови из истог калупа излазе уврнути јер је неко погрешно напунио лежиште пећи. Такве ствари се дешавају више него што добављачи воле да признају. Развој уређаја за синтеровање, носача који држе геометрију делова током сати-дугог термичког циклуса, је инжењерски посао, а не роба. Добављачи без искуства на геометријски сличним деловима ће итерирати кроз дизајн уређаја о вашем трошку.

Тхе Фаилурес

Контрола атмосфере у пећи за синтеровање одређује да ли ваш материјал заиста испуњава спецификације. Нерђајућим челицима је потребна атмосфера водоника или вакуума. Погрешна атмосфера, или загађење атмосфере из прљаве пећи, узрокује да хром мигрира са површине. Делови изгледају добро. Проверите димензије. Али отпорност на корозију је уништена јер је површински хром исцрпљен. Одбили смо долазне МИМ делове од других добављача који су прошли инспекцију димензија, али нису прошли тестирање сланог спреја за мање од 100 сати.

МИМ делови задржавају 1-4% порозности. Те празнине заробљавају било коју контаминацију која постоји у вашем окружењу: расхладно средство за машинску обраду, уље за сечење, атмосферску влагу.

Имали смо купца пре две године који је прецизирао МИМ на структурним конзолама за смањење трошкова. Производња је текла без проблема осам месеци. Тада је њихов тим теренске службе покушао да завари држач током поправке опреме.

Завар није успео. Узастопно.

Заробљена контаминација која је испаравала кроз заварени базен створила је порозност и инклузије које су уништиле интегритет споја. Морали су да квалификују новог ЦНЦ добављача за резервне делове. „Уштеде трошкова“ од МИМ-а претвориле су се у хитне трошкове набавке, кашњења услуга на терену и проблем односа са клијентима.

Ако вашим деловима икада затреба заваривање, за монтажу, поправку или модификацију на терену, МИМ је дисквалификован.

Умор је још једна ствар о којој добијамо питања. Машине за коване шипке са 100% густином са доследном структуром зрна. МИМ се синтерује до 96-99% густине са дистрибуираном микропорозношћу. Статичка снага је еквивалентна. Тестирали смо 17-4ПХ МИМ делове у односу на коване спецификације и они се поклапају у погледу затезања, попуштања и тврдоће. 17-4ПХ Х900 ради 1070-1190 МПа УТС, 970-1090 МПа принос, 35-40 ХРЦ. 3160 МПа минимална отпорност на атмосферу од 5 је одлична када је минимална отпорност на коро 5 МПа одлична контролисано. Али те микропоре делују као концентратори стреса под цикличним оптерећењем. За делове који виде 10^7+ циклуса, ротирајуће осовине, носаче оптерећене вибрацијама, све што има проблема са резонанцом, ковани материјал је бољи од МИМ-а. Вруће изостатичко пресовање може затворити порозност и повратити перформансе замора, али то додаје 10-25 долара по делу.

Завршна обрада: МИМ као-синтерован постиже Ра 0,8-1,6 μм, глаткији од стандардног ЦНЦ-а при Ра 3,2 μм. Густина је 96-99%, или 99%+ са ХИП-ом. Стандарди ако су вам потребни: МПИФ 35-МИМ (2025), АСТМ Б883-19, ИСО 22068:2012.

Волуме

Формула-исправности: МИМ цена алата подељена са-уштедом по комаду. Калуп од 40.000 долара са уштедом од 14 долара по комаду пада чак и на 2.857 јединица. Изнад тог обима, сваки део штеди 14 долара. Са 50.000 годишњих обима, то је 700.000 долара годишње.

Само око половине МИМ калупа које цитирамо икада уђе у производњу. Промене дизајна након почетка алата коштају 2.000-15.000 долара по модификацији. Програми који теже смањењу трошкова пре стабилности дизајна на крају двапут плаћају алате.

ЦНЦ машине обрађује све што можете да причврстите. Алуминијум, титан, инконел, месинг, пластика, композити, без ограничења осим обрадивости. Избор МИМ материјала зависи од утврђених формулација сировина. Нерђајући челици чине 50-57% глобалне МИМ производње. 316Л за отпорност на корозију, 17-4ПХ за чврстоћу, 420 за хабање. Нисколегирани челици (4140, 4340, Фе-2Ни) за термичку обраду или магнетна својства. Челици за алате М2 и Х13 за отпорност на хабање, иако контрола угљеника током синтеровања захтева пажљив развој процеса. Титанијум Ти-6Ал-4В за медицину и ваздухопловство, синтерован под вакуумом. Шта не ради: алуминијум, легуре бакра, чисти метали.

Коришћење материјала: ЦНЦ претвара 20-50% ваше гредице у делове, остатак постаје чипс. Комплексни делови би могли да потроше 70-80%. Искоришћеност МИМ сировина је 95-97% са рециклажом тркача. За титанијум по цени од 60 УСД/кг, део машински обрађен од 180 г материјала до 40 г завршне обраде троши 140 г материјала, 8,40 УСД у отпаду пре него што исечете један чип. МИМ производи тај део од отприлике 42 г сировине.

Када ради

МИМ побеђује када имате сложену геометрију која захтева више ЦНЦ операција. Унутрашње карактеристике, подрези, танки зидови, карактеристике које би захтевале рад са 5 оса или ЕДМ. Делови код којих цена обраде износи 25-50 долара по комаду често се наводе испод 5 долара по комаду у МИМ-у.

АФТ-ов програм лопатица турбопуњача: 180+ милиона делова произведених за БМВ, Форд, Теслу, Цатерпиллар. Профили аеропрофила држе ±0,015 мм, чвршћи од стандардног МИМ-а захваљујући оптимизованој алатки и контроли процеса. 20% смањења трошкова у односу на прецизно ливење у аутомобилским запреминама. Документовано на пим-интернатионал.цом. Тај програм је захтевао године улагања у развој, а не нешто што реплицирате у временском оквиру од шест-месеца.

ЦНЦ побеђује на алуминијумским и бакарним деловима, чврсте{0}} карактеристике толеранције испод ±0,1%, апликације које захтевају заварљивост, програме којима је потребна потпуна следљивост материјала (ваздухопловство, нуклеарно), делове испод 5.000 годишње запремине и геометрије које ефикасно обрађују. Једноставни окренути делови на ЦНЦ струговима можда никада неће оправдати МИМ алате без обзира на запремину.

Хибрид ради када вам је потребна МИМ економија на сложеној геометрији, али има функције које захтевају ЦНЦ прецизност. МИМ тело, машине критичне бушотине.