إذا كنت مهندسًا أو متخصصًا في المشتريات, ربما تساءلت: يكون الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد يستحق ذلك للأجزاء التي صنعناها منذ فترة طويلة بطرق نشط مثل CNC Machining? الإجابة ليست بسيطة "نعم" أو "لا" - إنها تعتمد على تصميمك, الجدول الزمني, ميزانية, ومتطلبات جزء. هذا الدليل يكسر كل ما تحتاج إلى معرفته لاتخاذ الخيار الصحيح, مع أمثلة في العالم الحقيقي والبيانات القابلة للتنفيذ.
ما هي الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد? نظرة عامة بسيطة
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (وتسمى أيضا التصنيع المضافة, أو صباحا) يبني طبقة أجزاء من الطبقة من مسحوق معدني - على عكس الأساليب التقليدية "الطرفية" التي تقطع المواد من كتلة صلبة. اثنان من التقنيات الأكثر شيوعا:
- SLM (ذوبان الليزر الانتقائي): يستخدم ليزر لإذابة مسحوق معدني بالكامل في سائل, الذي يبرد ويصلب إلى طبقات.
- DMLS (تلبد الليزر المعدني المباشر): تسخين مسحوق ما يكفي لجزيئات "اللحام" معا (لا تذوبهم بالكامل).
بينما تعمل SLM و DMLS بشكل مختلف, غالبًا ما تستخدم الصناعة هذه المصطلحات بالتبادل. كلاهما يتناقض بشكل حاد مع تصنيع CNC, الذي يشكل الأجزاء عن طريق إزالة المواد - التفكير في ذلك على أنه نحت تمثالًا من كتلة من الحجر, مقابل بناء واحدة مع الطوب الصغير.
4 سيناريوهات رئيسية لاختيار الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ليست أفضل لكل وظيفة, لكنه يضيء في أربع حالات محددة. فيما يلي أمثلة وبيانات في العالم الحقيقي لدعم كل سيناريو.
1. أنت بحاجة إلى تصميمات معقدة (بدون تكلفة إضافية)
صراعات التصنيع التقليدية بأشكال معقدة-لا يمكن لآلات CNC 5 محاور أن تنشئ بسهولة هندسية معقدة مثل القنوات الداخلية أو هياكل الشبكة. أسوأ, كلما زاد التصميم تعقيدًا, كلما زادت التكلفة: ستحتاج إلى المزيد من أدوات الدقة, أوقات الإعداد أطول, وغالبًا ما يتم تجميع أجزاء متعددة.
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تقلب هذا البرنامج النصي: التعقيد لا يضيف التكلفة. إنه يبني الجزء بأكمله في خطوة واحدة, لا مطلوب تجميع.
مثال في العالم الحقيقي: فوهة وقود محرك قفزة GE
تستخدم GE DMLS لإعادة تصور فوهة وقود محرك الطائرات القفزة. سابقًا, تم صنع الفوهة من 20 أجزاء منفصلة (مصدرها مختلف الموردين) هذا يحتاج التجميع. مع الطباعة ثلاثية الأبعاد:
- أصبحت الفوهة واحدة, جزء متجانس.
- انخفض الوزن 25% (حاسمة لكفاءة استهلاك الوقود في الفضاء).
- زادت القوة 5x مقارنة بالتصميم الأصلي.
لم يكن هذا ممكنًا مع تصنيع CNC - التقييم 20 أجزاء في ضيقة, كان المكون عالي الأداء بطيئًا للغاية ومعرض للخطأ.
2. تحتاج إلى نماذج معدنية سريعة (1-5 وحدات)
إذا كنت تختبر تصميم جزء جديد (1 ل 5 النماذج الأولية), الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أسرع وأرخص من تصنيع CNC. هذا هو السبب:
- يحتاج تصنيع CNC إلى مخزون المواد, إعداد أداة, والبرمجة - غالبًا ما تكون 2-4 أسابيع للحصول على الجزء الأول.
- الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (حتى DMLS) يعمل عند الطلب: لا توجد أدوات, لا تخزين. يمكنك طباعة نموذج أولي في 3-7 أيام وقم بتعديل التصميم حتى يصبح مثاليًا.
مقارنة وقت التحول النموذجية
| طريقة | الجزء الأول من الموعد النهائي | التكلفة لكل نموذج أولي إضافي | الأفضل لحجم الدُفعة |
| الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (DMLS) | 3-7 أيام | \(500- )1,500 (نفس أولا) | 1-10 وحدات |
| تصنيع CNC | 2-4 أسابيع | \(300- )800 (أرخص بعد الإعداد) | 50+ الوحدات |
على سبيل المثال, شركة أجهزة طبية تختبر نموذجًا أوليًا جديدًا للأداة الجراحية SLM للطباعة 3 إصدارات في 2 أسابيع - شيء كان قد يتخذ 6 أسابيع مع تصنيع CNC.
3. تريد الوزن الخفيف, أجزاء متينة (الفضاء/الطبي)
صناعات مثل الطيران وأجزاء الحاجة الطبية كلاهما خفيف (لتوفير الوقود أو تقليل عدم الراحة للمريض) وقوية (للتعامل مع الضغط العالي). استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية superalloys (على سبيل المثال, Inconel 718, alsi10mg, الكوبالت كروميوم) التي هي أخف من المواد التي يتم تصنيعها تقليديًا ولكنها متينة تمامًا.
مقارنة أداء المواد
| مادة | وزن (مقابل. فُولاَذ) | قوة الشد | الأفضل ل |
| Inconel 718 (3D مطبوعة) | 20% أخف | 1,290 MPA | أجزاء محرك الفضاء |
| alsi10mg (3D مطبوعة) | 60% أخف | 330 MPA | أقواس خفيفة الوزن |
| الكوبالت كروميوم (3D مطبوعة) | 15% أخف | 1,250 MPA | يزرع الأسنان, الأدوات الجراحية |
مختبر الأسنان, على سبيل المثال, يستخدم 3توجة كوبالت كروميوم المطبوعة هذا 15% أخف وزنا من التيجان المطحونة ولكن تستمر طالما - يبلغ المرضى عن أقل من التعب الفك, ويوفر المختبر الوقت على الآلات.
4. تريد قطع نفايات المواد
طرق الطبع مثل Machining CNC تولد الكثير من النفايات: حتى 70% من الكتلة المعدنية الأصلية ينتهي به المطاف كخردة (الذي عليك إعادة التدوير). تستخدم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد فقط المسحوق اللازم لبناء الجزء - لا مادة زائدة, لا مضيعة.
على سبيل المثال, تم تحويل مورد قطع غيار السيارات إلى SLM لسكن مستشعر صغير. سابقًا, تحولت Machining CNC كتلة الألومنيوم 1KG إلى جزء 0.3 كجم (70% يضيع). مع الطباعة ثلاثية الأبعاد, يستخدمون بالضبط 0.3 كجم من مسحوق ALSI10MG - التنقيب $200 لكل جزء في تكاليف المواد.
5 عيوب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (متى تختار CNC بدلاً من ذلك)
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ليست رصاصة فضية. فيما يلي خمس حالات لا تزال فيها تصنيع CNC أفضل:
1. تحتاج إلى تشطيبات سطحية أملس
3الأجزاء المطبوعة D لها سطح محبب (من طبقات مسحوق المعادن) هذا ليس سلسًا مثل الأجزاء المعنية CNC. يمكنك إصلاح هذا مع مرحلة ما بعد المعالجة (على سبيل المثال, الصنفرة, تلميع), ولكن هذا يضيف 10-30 ٪ للتكلفة الإجمالية.
إذا كان الجزء الخاص بك يحتاج إلى نسيج دقيق (على سبيل المثال, صمام يختم بإحكام), يعد Machining CNC الخيار الأفضل - إنه يقدم تشطيبًا سلسًا قبالة الجهاز مباشرة.
2. تحتاج إلى أقصى قوة جزء
يتم قطع الأجزاء المصنوعة من CNC من كتل معدنية صلبة, لذلك لديهم قوة موحدة. 3الأجزاء المطبوعة, على النقيض من ذلك, لها خطوط طبقة يمكن أن تضعفها. في المتوسط:
- قوة الضغط من الأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد 40-50 ٪ أقل من الأجزاء CNC المخصصة.
- هذا مهم بالنسبة للأجزاء العالية (على سبيل المثال, أقواس الحمل في البناء).
3. أنت تنتج جماعيًا (100+ الوحدات)
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد بطيئة للدفعات الكبيرة. يمكن لطابعة ثلاثية الأبعاد أن تصنع 10 أجزاء في اليوم, في حين أن خط تجميع CNC يمكن أن يصنع 100+ أجزاء في الساعة.
مقارنة التكلفة: 100 وحدات من شريحة صغيرة
| طريقة | التكلفة الإجمالية | وقت الإنتاج |
| الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (DMLS) | $25,000 | 10 أيام |
| تصنيع CNC | $8,000 | 1 يوم |
للأجزاء المنتجة بالجملة (على سبيل المثال, مكونات الهاتف الذكي), تصنيع CNC أرخص بكثير وأسرع.
4. تحتاج أجزاء كبيرة
3الطابعات D لها حدود صارمة للحجم. الحد الأقصى لحجم الجزء ل SLM عادة 250 x 250 x 325 مم (حول حجم صندوق الأحذية). آلات CNC, على النقيض من ذلك, يمكن التعامل مع الأجزاء حتى 2000 x 800 x 1000 مم (حجم الثلاجة).
إذا كنت تصنع أجزاء كبيرة (على سبيل المثال, إطارات الآلات الصناعية), تصنيع CNC هو الخيار الوحيد.
5. تحتاج إلى مواد نادرة أو متخصصة
تعمل الآلات CNC مع مئات المعادن (على سبيل المثال, النحاس, سبائك التيتانيوم, درجات الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و 430). الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لها خيارات محدودة - معظم مقدمي الخدمات (مثل xometry) عرض فقط 5-10 مساحيق معدنية (على سبيل المثال, Inconel 718, alsi10mg).
إذا كان الجزء الخاص بك يحتاج إلى مادة نادرة (على سبيل المثال, Hastelloy C276 للمعالجة الكيميائية), تصنيع CNC ضروري.
منظور Yigu Technology حول الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
في Yigu Technology, نرى الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تكملة قوية للتصنيع التقليدي - وليس بديلاً. للعملاء في مجال الطيران والمجالات الطبية, يحل المشكلات الحرجة: تصميمات معقدة, نماذج أولية سريعة, وأجزاء خفيفة الوزن. لكننا نوجه العملاء دائمًا إلى تصنيع CNC للإنتاج الضخم, أجزاء كبيرة, أو التشطيبات السلسة. المفتاح هو مطابقة التكنولوجيا مع الوظيفة: 3د الطباعة للابتكار والدفعات الصغيرة, CNC للحجم والدقة. يساعد هذا النهج الهجين عملائنا على توفير الوقت, خفض التكاليف, وبناء منتجات أفضل.
الأسئلة الشائعة حول الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
1. يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد استبدال الآلات CNC بالكامل?
لا. تتفوق الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في التصميمات المعقدة, النماذج الأولية, والدفعات الصغيرة, لكن تصنيع CNC أفضل للإنتاج الضخم, أجزاء كبيرة, أسطح ناعمة, والمواد النادرة. أفضل طريقة هي استخدام كلاهما حيث يناسب.
2. كم تكلفة الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد المعدني مقارنة مع CNC?
ل 1-10 أجزاء, الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أرخص (على سبيل المثال, \(500- )1,500 لكل جزء). ل 50+ أجزاء, يصبح تصنيع CNC أرخص (على سبيل المثال, \(300- )800 لكل جزء) لأن تكاليف الإعداد تنتشر عبر المزيد من الوحدات.
3. ما ما بعد المعالجة التي تحتاجها الأجزاء المعدنية ثلاثية الأبعاد المطبوعة?
تحتاج معظم الأجزاء إلى إزالة هيكل الدعم (لخلع "السقالات" المستخدمة أثناء الطباعة). للأسطح الأكثر سلاسة, قد تحتاج إلى الصنفرة, تلميع, أو التشطيب الكيميائي-هذه تضيف 10-30 ٪ إلى التكلفة ولكنها تحسين الأداء للأجزاء الضيقة.
