Das Universum der Fertigung kann ein komplizierter Raum sein, in dem man sich zurechtfindet. Bei einer breiten Palette von Optionen zur Herstellung von Teilen und anderen Kernkomponenten, unabhängig von der Branche, ist es schwierig zu wissen, welches Verfahren für Ihre Anwendung ideal ist.
Metal Additive Manufacturing (AM) ist eine von vielen Optionen. Geschätzt für seine Fähigkeit, komplexe Teilegeometrien mit traditionell schnelleren Durchlaufzeiten als andere Fertigungsmethoden herzustellen, kann Metall-AM ein Wendepunkt für die Herstellung von Teilen sein, ohne Kompromisse bei Design, Qualität oder Leistung einzugehen.
Bei der anfänglichen Erwägung von Metall-AM kann es jedoch schwierig sein zu wissen, ob es sich um die richtige Fertigungsmethode für Ihre gewünschte Anwendung handelt.
Im Folgenden diskutieren wir acht Schlüsselfragen, die Sie sich und Ihren Fertigungspartnern bei der Bewertung von Metall-AM stellen sollten. Durch die Beantwortung dieser Fragen erhalten Sie eine klarere Vorstellung davon, was diese hochmoderne Lösung für Ihren Betrieb bedeuten kann.
1. Was ist Metall AM und wie funktioniert es?
Metalladditive Fertigung ist der Prozess des 3D-Drucks von Teilen mit Metall-AM-Druckern. Bei Velo3D bieten wir beispielsweise eine fortschrittliche End-to-End-Lösung an, die die Grenzen dessen überschreitet, was herkömmliche AM-Drucker erreichen können.
Unsere End-to-End-Lösung bietet eine Synergie aus vier verschiedenen Komponenten, die als eine Einheit zusammenarbeiten: Druckvorbereitungssoftware (Flow™), Metall-3D-Drucker der nächsten Generation (Sapphire®, Sapphire® 1mz und Sapphire® XC), Qualitätssicherungssoftware (Assure™) und dem zugrunde liegenden Herstellungsprozess, der alles zusammenhält, Intelligent Fusion®.
Unsere Druckvorbereitungssoftware, Flow™, arbeitet innerhalb der nativen CAD-Arbeitflows um Teiledesigns für den Druck vorzubereiten. Diese Build-Dateien können auf jedem Velo3D gedruckt werden Sapphire® Drucker mit dem gleichen Material überall auf der Welt.
Sapphire® druckt Teile mit einem Verfahren namens Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Mit Sapphire®, wird eine ultradünne Schicht aus Metallpulver auf eine Bauebene aufgetragen, dann mit Hochleistungslasern auf ihren Schmelzpunkt erhitzt und schließlich mit den darunter liegenden Schichten verschmolzen, wodurch ein vollständig realisiertes Teil von Grund auf aufgebaut wird. Ein interessanter Hinweis: Beim Druckprozess von Velo3D wird unser proprietäres Druckverfahren so ausgeführt, dass Stützstrukturen weitgehend überflüssig werden, was die Nachbearbeitung drastisch reduziert und zuvor unmögliche Geometrien ermöglicht.
Qualitätssicherungssoftware, bekannt als Assure™, ist ebenfalls in den Velo3D-Druckprozess integriert. Durch die Analyse jeder Schicht des Drucks, während das Tool läuft, erhalten Ingenieure detaillierte Berichte, um sicherzustellen, dass der Druck erfolgreich war, was bei der Teilevalidierung helfen kann.
Alles zusammenkleben ist Intelligent Fusion®, das ist der zugrunde liegende Herstellungsprozess, der die End-to-End-Lösung für additive Metallfertigung von Velo3D ermöglicht (Flow™, Sapphire® und Assure™), durch die Teile gedruckt werden, die bisher als unmöglich angesehen wurden, ohne Kompromisse bei Design, Qualität oder Leistung einzugehen.
2. Ist dies eine legitime Technologie oder dient sie nur der Herstellung von Prototypen und Briefbeschwerern?
In der Vergangenheit wurde Metall-AM möglicherweise hauptsächlich für das Prototyping verwendet, da schnelle Durchlaufzeiten es für Unternehmen einfacher machten, Metall-AM zu nutzen, um Designs schnell zu iterieren. Mit der Weiterentwicklung der Technologie ist sie jedoch ausgefeilter und wiederholbarer geworden.
Heute schafft der fortschrittliche Metall-AM-Prozess, der von Velo3D entwickelt wurde, eine praktikable Alternative für die Teilefertigung, die genutzt werden kann, um komplexere Teile zu entwerfen und zu drucken und agilere Lieferketten zu schaffen.
Mit Velo3D zum Beispiel Flow™ generiert eine Golden Print-Datei für ein Teil, die an jede Velo3D-Maschine überall auf der Welt gesendet werden kann, um ein Teil mit genau denselben Spezifikationen herzustellen.
3. Welche Materialien können Sie mit Metall-AM drucken und welche Eigenschaften haben sie?
Einer der Hauptvorteile von Advanced Metal AM ist seine Fähigkeit, mit einer Vielzahl von Materialien zu drucken. Häufig handelt es sich bei diesen Materialien um hochfeste Legierungen, die den Belastungen in Umgebungen mit hoher Hitze und hohem Druck standhalten können. Die derzeit für den Druck mit Velo3D qualifizierten Materialien sind:
- Inconel 718
- Inconel 625
- Aluminum F357
- Titan 64
- GRCop-42
- Hastelloy® X
- Hastelloy® C22
- Scalmalloy®
- Amperprint® 0233 Haynes® 282®1
Darüber hinaus befinden sich mehrere Materialien in der Entwicklung, darunter: Aluminium AI 6061.
Bei Velo3D sind wir immer auf der Suche nach qualifizierten Materialien, um unsere End-to-End-Lösung zu ergänzen. Der qualifizierte Materialentwicklungsprozess wird oft von Kundenanforderungen und -anforderungen getrieben. Dieser Prozess wird in enger Zusammenarbeit mit Kunden durchgeführt und dauert in der Regel 3-6 Monate für Entwicklung und Tests.
4. Muss ich einen Drucker kaufen oder kann ich Teile einfach irgendwo drucken lassen?
Die kurze Antwort lautet: Nein, Velo3D-Kunden müssen keinen Drucker kaufen, um 3D-gedruckte Teile herzustellen. Aber unsere Kunden haben die Wahl. Sie können entweder ein System kaufen oder sofort mit dem Drucken der benötigten Teile über einen unserer globalen Auftragsfertigungspartner beginnen, die bereits über etablierte Drucksysteme verfügen und arbeitenflows.
Velo3D verkauft eine komplette End-to-End-Metall-AM-Lösung, die Innovatoren die Designfreiheit ermöglicht, komplexe, hochwertige Metallteile zu bauen, die nie für möglich gehalten wurden, mit globaler Wiederholbarkeit und Skalierung. Wir bieten eine Familie von Metall-AM-Drucklösungen in unserem Portfolio an Sapphire® (am besten geeignet für Entwicklungsarbeit und Kleinserienfertigung von hochkomplexen Teilen) auf unseren Produktionsmaßstab Sapphire® XC-System für Großserienfertigung und größere, komplexere Teile.
Mit Velo3D ist es ein einfacher Übergang von Ihnen zu CM und wieder zurück zu Ihnen. Aufgrund der Einfachheit unserer Lösung kann eine Golden Print-Datei auf jeder Velo3D-Maschine überall auf der Welt gedruckt werden, auf der dasselbe Material verwendet wird, was eine Welt voller Möglichkeiten für die Teilefertigung eröffnet.
5. Kann ich drucken, was ich will? Gibt es Grenzen beim Design von Geometrien?
Mit der fortschrittlichen Metall-AM-Lösung von Velo3D gibt es nahezu unbegrenzte Designfreiheit in Bezug auf die Arten von Geometrien, die erreicht werden können. Einige Geometrien, die für Metall-AM seit langem eine Herausforderung darstellen, sind mit Velo3D druckbar. Diese Geometrien umfassen:
- Horizontale Überhänge bis null Grad ohne Stützen
- Extrem kleine kreisförmige Löcher oder Perforationen
- Geschlossene Kuppeln aller Größen ohne Stützen
- Konische Oberflächen, dünne Stifte und superdünne, leckdichte Wände
- Hohe Aspektverhältnisse bis zu 6000:1 für 1 Meter hohe Teile
- Und mehr
Der Velo3D-Druckprozess kann viele dieser anspruchsvollen Geometrien ohne die Notwendigkeit von Stützstrukturen erreichen. Einige dieser Geometrien erfordern jedoch möglicherweise mehr Stützen als andere, wenn sie in größeren Maßstäben ausgeführt werden.
6. Soll ich diesen Teil drucken, nur weil er druckbar ist? Wie wertet Metall-AM das Design eines Teils auf?
Bei Velo3D würde unser Expertenteam niemals jemanden zu Advanced Metal AM drängen, es sei denn, es wäre die beste Anwendung für seine Bedürfnisse. Wir haben immer gesagt, wenn ein Teil zum Beispiel CNC-bearbeitet werden kann, sollte es das auch sein.
Wo Metall Am in Betracht gezogen werden sollte, ist in zwei Schlüsselszenarien: Geometrien, die nicht maschinell bearbeitet werden können, und für die Teilekonsolidierung.
Eine der vielen Möglichkeiten, wie Metall-AM einem Teil einen Mehrwert verleihen kann, findet sich im Designprozess. Velo3Ds Flow™ Software macht es Ingenieuren leicht, neue Effizienzen in der Teilekonstruktion selbst zu finden.
Diese Effizienzsteigerungen können eine Teilekonsolidierung sein, die das Gesamtgewicht des Teils reduziert, neue Geometrien, die den Durchsatz oder die Ausgabe erhöhen, und vieles mehr. Diese Änderungen in der Teilequalität können sich dramatisch auf die Gesamtbetriebskosten auswirken.
7. Ist Metall-AM für meine Anwendung finanziell sinnvoll?
Diese Frage ist etwas schwieriger direkt zu beantworten, da jedes Projekt einzigartig ist. Außerdem gibt es mehrere Iterationen von Metall-AM, die alle ihre eigenen Eigenschaften, Kosten, Vor- und Nachteile haben. Bei Velo3D verwenden wir das Laser-Pulverbettschmelzen, das sich von anderen Arten von Metall-AM-Prozessen wie beispielsweise selektivem Laserschmelzen oder direkter Energiedisposition unterscheidet.
Auch die Art des Projekts wirkt sich auf die Kosten aus. Je nach Größe, Komplexität, Menge, Materialanforderungen, Funktionsbedingungen, denen das Teil standhalten muss, wenn es sich um ein Prototyp- oder Produktionsteil handelt; Es gibt Faktoren, die die Gesamtprojektkosten ausmachen. Im Großen und Ganzen kann Metall-AM jedoch kosteneffektiv oder billiger sein als eine vergleichbare Fertigung
Wenn Sie beispielsweise eine einfache Halterung drucken, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren (Gießen, Formen, CNC-Bearbeitung, Schweißen usw.) in großen Mengen hergestellt werden kann, wäre es wahrscheinlich finanziell nicht sinnvoll, Metall-AM zu verwenden. Wenn Sie Tausende von Teilen in großen Mengen herstellen, ist Metall-AM möglicherweise auch nicht die beste Anwendung.
Wenn Sie jedoch ein Teil, das aus Hunderten von Teilen bestehen kann, in einem einzigen Teil konsolidieren oder wenn Sie hochwertige komplexe Geometrien bauen, die mit herkömmlichen Fertigungsmitteln nicht zu erreichen sind, können die Kosteneinsparungen bei der Metall-AM immens sein . Es gibt auch versteckte Kosten in Logistik und Lieferzeiten, die in die Gleichung einbezogen werden müssen. Die Verwendung einer End-to-End-Lösung wie Velo100D kann Lieferketten rationalisieren, was dazu beitragen kann, die integrierten Kosten anderer Herstellungsmethoden zu senken. Bei der Analyse des gesamten Umfangs eines Projekts kann Advanced Metal AM eine viel kostengünstigere Option sein.
8. Können Sie AM für die Produktion skalieren?
Diese frühen Tage der Metall-AM als Motor für das Prototyping waren weitgehend unnötig. Da die Technologie nicht ausgefeilt genug war, um die Wiederholbarkeit zu ermöglichen, genau dasselbe Teil zweimal zu erhalten, waren die resultierenden Teile, die durch Metall-AM hergestellt wurden, größtenteils Einzelanfertigungen.
Mit der Weiterentwicklung von Metall-AM haben drei Schlüsselfaktoren dazu beigetragen, die Skalierbarkeit für die Produktion zu ermöglichen.
Erstens hat eine bessere Druckerkalibrierung zu einem beispiellosen Maß an Wiederholbarkeit geführt. Die Kombination aus der Golden Print-Datei, der integrierten Ein-Klick-Kalibrierung der Maschine und der Steuerung der Druckerhardware, der Sensordaten, des Maschinenzustands, der In-situ-Überwachung und der atmosphärischen Bedingungen der Baukammer, darauf können sich die Ingenieure verlassen Der Druckprozess ist bei jedem gedruckten Teil gleich.
Zweitens wurde der Druckvorbereitungsprozess optimiert, um Fehlerquellen zu beseitigen. In früheren Iterationen von Metall-AM wurden CAD-Dateien in Dutzende von Baudateien übersetzt, die jeweils eine potenzielle Abweichung im Druckprozess darstellen. Im Gegensatz dazu übersetzt das Velo3D-System CAD-Dateien in eine einzige Build-Datei für Sapphire® Drucker, wodurch potenzielle Fehlerquellen im Druck eliminiert werden.
Der letzte Schlüssel zur Skalierbarkeit ist Universalität. Am Ende des Design- und Preprint-Prozesses haben die Teams eine Golden Print-Datei oder eine einzelne Build-Datei, die auf jedem Velo3D-Drucker funktioniert. Durch ein digitales Bestandslager, das durch die oben beschriebene Wiederholbarkeit ermöglicht wird, kann jede Velo3D-Druckdatei auf jedem Velo3D-Drucker überall auf der Welt gedruckt werden. Diese Universalität erschließt ein Maß an Skalierbarkeit in der Teilefertigung, das es in der Metall-AM bisher noch nie gegeben hat. Das bedeutet, dass Sie sofort auf Marktanforderungen reagieren können, indem Sie entweder Ihre vorhandene Maschinenflotte verwenden oder ein globales Netzwerk von Vertragsherstellern nutzen.
Haben Sie weitere Fragen zu Metall AM? Sicher sein zu Fragen Sie noch heute unser Expertenteam.
- Pulver wird von Höganäs unter Lizenz von Haynes International, Inc. hergestellt.
