Kuinka vähentää levymetallin valmistuskustannuksia CNC-koneistuksessa osien yhdistämisellä?
Levymetallin nopea prototyyppien valmistus, muiden tekniikoiden ohella, kustannusten säästämiseksi osien suunnittelussa. Levymetallin monipuolisuus on tehnyt siitä edullisen vaihtoehdon räätälöityyn valmistukseen tai nopeaan prototyyppien valmistukseen, jossa valmistajat ostavat vain tarvittavan määrän materiaalia.
Parhaat ponnistelut kohdistuvat itse materiaaliin, valmistusprosessiin käytettyihin menetelmiin, suunnittelumuutoksiin ja viimeistelyvaihtoehtoihin. Tässä selitämme erilaisia tapoja, joilla prototyyppien valmistajat voivat säästää levymetallin valmistuskustannuksissa.
Levyjä vakioasteikoilla ja -kokoisina
Vakioasteikon ja -kokoiset levyt ovat edullisempia ja tehokkaampia nopeassa prototyyppien valmistuksessa verrattuna erikoisasteikon levyihin. Yleisimmät asteikot nopeaan prototyyppien valmistukseen suunnitelmat käyttävät ohuempia materiaaleja, jotka voidaan helposti taivuttaa ja leikata sopimaan haluttuihin muotoihin ja geometrisiin konformaatioihin.
Vertailussa, levyjen käyttäminen vaihtelevilla asteikoilla ja kokoisina voi olla paitsi kallista myös lisätä prototyyppien valmistuksessa käytettyjen resurssien kustannuksia. Esimerkiksi vakio ruostumaton teräs ja magneettinen ruostumaton teräs ovat molemmat edullisia levyvaihtoehtoja, jotka tarjoavat korkeaa lujuutta ja korroosionkestävyyttä prototyyppien valmistajalle. Riippuen standardilevyn ominaisuuksista, prototyyppien valmistaja voi tehokkaasti päättää, mitkä osat valmistetaan kunkin levymateriaalin avulla. Samoin, standardi-asteikon materiaalit kuten alumiini 6061-T6 ja teräs CRS1008 ovat yleisesti varastossa verrattuna erikoisasteikon materiaaleihin. Näin ollen ne eivät vaadi lisäkustannuksia erikoisvarusteiden hankinnasta.
Yksinkertaisemmat kulma- taivutukset
Monimutkaiset prototyyppisuunnitelmat ovat kalliimpia. Yksinkertaisemmat ja kustannustehokkaammat prototyypit voidaan saavuttaa vähentämällä kulma-taivutuksia. Taivutukset voivat vääristää osaa, koska ne venyttävät levymetallia. 4T-konventio edellyttää, että taivutus on neljä kertaa materiaalin paksuus. Lisäksi, yksinkertaisempien mutta tehokkaiden suunnitelmien käyttäminen auttaa vähentämään hitsien, leikkausten ja taivutusten määrää, jotka liittyvät korkeisiin kustannuksiin.
Kustannustehokkaammat prototyyppisuunnitelmat käyttävät johdonmukaista taivutussädettä koko osassa välttäen ei-välttämättömiä ominaisuuksia kuten sokeita reikiä ja koneistettuja taskuja. Näitä taskuja voidaan välttää käyttämällä prässäysrautoja, jotka luovat taivutuksen lineaarisen iskun avulla. Tämä lähestymistapa voi auttaa vähentämään valmistelujen määrää koneistuksen aikana ja tehostaa nopeaan prototyyppien valmistukseen. Yksinkertaisemmat ja pienemmät taivutukset liittyvät myös prototyyppipalvelun tarkkuuteen.
Lisäksi yksinkertaisemmat geometriset konformaatit edellyttävät ja tukevat standardityökalujen käyttöä. Useimmat työkalujen varastot valmistavat työkaluja, joiden tekniset vaatimukset tukevat sisäisiä taivutussäteitä 0,30 tuuman ja materiaalin paksuuden välillä. Toisaalta, erikoistyökalujen käyttäminen tiettyjen taivutussäteiden saavuttamiseksi voi olla kalliimpaa.
Yhteenvetona, yksinkertaisempien kulmien ja taivutusten ylläpitäminen levymetallin valmistuksessa varmistaa materiaalien ja valmistuskustannusten vähentymisen,
samalla kun se takaa nopean prototyyppien valmistuksen lyhyempien läpimenoaikojen ansiosta.
Kahden tai useamman osan yhdistäminen voi säästää käytettyjen levyjen määrää valmistuksessa. Osat voidaan yhdistää taivutusten ja liitosten avulla muodostamaan yhden ja yhtä tehokkaan prototyypin. Muut kuin käytettyjen levyjen määrä valmistuksessa, vähemmän aikaa kuluu yksittäisten osien valmistukseen, mikä varmistaa nopean prototyyppipalvelun.
Tehokas useiden osien yhdistäminen yhdeksi osaksi on olennainen vaihe nopean prototyyppien valmistuksen varmistamiseksi. Tämä vaihe vähentää ruuvien ja kiinnikkeiden tarvetta samalla kun se alentaa valmistukseen ja laadunvalvontaan liittyviä kustannuksia. Samoin osien yhdistäminen voi vähentää valmistukseen käytettyä aikaa, mikä nopeuttaa prosessia. Esimerkiksi viimeaikaiset kehitykset ilmailuosien teollisuudessa ovat nähneet prototyyppien valmistajien yhdistävän yli 20 osaa yhdeksi polttoaineen suuttimeksi, mikä vähentää sen painoa ja siihen liittyviä kustannuksia 25%.
Toisaalta on tärkeää harkita, kuinka levymetallien yhdistäminen tiettyjen materiaalipaksuuksien saavuttamiseksi voi vaikuttaa prototyypin toleranssiin ja suorituskykyyn.
Tiukkojen toleranssien vähentäminen
Levymetallien valmistus, joka sisältää tiukkoja toleransseja, saattaa vaatia prototyypin valmistajaa käyttämään kalliita materiaaleja ja tekniikoita. Lisäksi tiukat toleranssit liittyvät useampiin säteisiin, reikiin ja etäisyyksiin, mikä todennäköisesti nostaa valmistuskustannuksia.
Nopean prototyyppien valmistuspalveluiden aikana suositellaan, että tiukkoja toleransseja käytetään vain kriittisiin osiin. Esimerkiksi lentokoneiden valmistuksessa kaikki osat, joita säädellään tiukasti ja jotka ovat välttämättömiä lentokoneen optimaalisen toiminnan kannalta, katsotaan kriittisiksi. Toleranssien jakaminen kriittisten ja standardiosien välillä voi säästää kustannuksia valmistusprosessissa.
Toleranssien joustavuus on tärkeää auttaakseen ehkäisemään viivästyksiä prototyyppien valmistuspalveluissa ja kustannusten standardoinnissa. Tiukkoja toleransseja voidaan minimoida käyttämällä standarditoleransseja kaikissa muissa ei-kriittisissä osissa ilman, että prototyypin tai osan suorituskykyä merkittävästi heikennetään.
Kustannuksia vähentävät viimeistelyvaihtoehdot
Levymetallien valmistuskustannuksia voidaan minimoida käyttämällä edullisia viimeistelyvaihtoehtoja nopean prototyyppien valmistuspalveluiden jälkeen. Näiden palveluiden tarkoituksena on saavuttaa haluttu väri ja tekstuuri osille alhaisemmilla kustannuksilla. Ilman asianmukaista viimeistelyä osat voivat vaurioitua ja toimia vähemmän tehokkaasti kuin on tarkoitus. On olennaista, että prototyypin valmistajat harkitsevat ja punnitsevat eri viimeistelyvaihtoehtojen kustannuksia. Prototyypin valmistuksessa ulkonäkö ei välttämättä ole prioriteetti, joten suositellaan, että valmistaja viivyttää viimeistelytekniikoita kuten silkkipainatusta kustannusten minimoimiseksi.
Pintakäsittelyvaihtoehtoja voidaan käyttää estämään metallilevyn eroosiota ja ylläpitämään osan arvoa ja toimintaa. Passivointi estää ruostumattoman teräksen elementtien korroosiota prototyypissä ja osassa. Prototyypin valmistajat voivat käyttää jauhepinnoitetta saavuttaakseen tekstuurin ja monivärisen viimeistelyn sekä varmistaakseen osan kestävyyden. Silkkipainatus auttaa räätälöityjen tai monimutkaisten suunnittelujen viimeistelyssä. Tarvittaessa erilaisten viimeistelyvaihtoehtojen vertailu ja harkinta voivat auttaa säästämään kokonaiskustannuksia valmistuksessa.
Yhteenveto
Kaiken kaikkiaan levymetallien valmistuskustannusten säästäminen osasuunnittelussa edellyttää, että prototyypin valmistaja ottaa huomioon käyttämänsä materiaalin tyypin, prototyypin muokkaukset sekä prototypointi- ja viimeistelytekniikat. Standardimittausten ja -koon sekä yksinkertaisten suunnitelmien käyttö tarjoaa edullisen vaihtoehdon nopean prototyyppien valmistuspalveluiden toteuttamiseen. Suunnittelun näkökulmasta osien yhdistäminen yhdeksi osaksi vähentää käytettyjen materiaalien määrää. Tärkeämpää on, että yhteistyö asiantuntevan valmistajan kanssa voi auttaa tunnistamaan tehokkaita ja edullisia lähestymistapoja levymetallien valmistuksen hyödyntämiseen prototyyppien tuotannossa.
