CNC 加工によるラピッド プロトタイピング: スピードが重要で、部品が実際に動作する必要がある場合

CNC 加工によるラピッド プロトタイピング: スピードが重要で、部品が実際に動作する必要がある場合

機械エンジニアは金曜日に CAD モデルを完成させます。製品のレビューは 3 週間後に行われます。機能的なアルミニウム ハウジング - が必要です。実際の材質、実際の公差、実際にかみ合うねじ山 - を使用して、フィット感をテストし、アセンブリのクリアランスを検証し、テーブルの周りに手渡せるものを持って会議に参加します。

これがシナリオです。 CNC 加工によるラピッドプロトタイピングその地位を獲得します。すべてのプロトタイプがそれを必要とするわけではありません。しかし、部品が生産コンポーネントと同様に機能する必要がある場合、-許容誤差を保持し、負荷に耐え、熱サイクルに耐え、購入したハードウェアを使用したアセンブリに適合する--。3D プリントされたプレースホルダでは必要なデータが得られません。-実際の仕様に合わせて実際の素材からパーツを切り出す必要があります。

この段階でほとんどの製品チームが犯す間違いは、間違ったプロセスを選択することではありません。プロトタイプが実際に何のためにあるのかを明確に考えていません。まずその質問に答えてください。そうすれば、プロセスの選択は論理的に進みます。

CNC ラピッドプロトタイピングが実際に何を意味するのか

CNC 加工によるラピッドプロトタイピング特別な設備を備えた別個のサービス カテゴリではありません。標準的な CNC 加工 - フライス加工、旋削、スイス旋削 - は、短いキュー スケジュール、単一または少量の実行に最適化されたセットアップ、- で実行され、切削開始後ではなく開始前に DFM の問題を検出します。

「迅速」な部分は 2 つの理由から来ています。1 つは金型のリードタイムがないこと (射出成形やダイカストとは異なり、CNC は CAD ファイルと材料のブロックから開始します)、もう 1 つは製造現場の優先順位付けにより、プロトタイプのジョブが数週間ではなく数日でキューに並ぶことです。

単純なアルミニウム部品 -、ハウジング、ブラケット、マニホールド ブロック - の場合、確認済みの CAD ファイルから部品の出荷までに通常 3 ～ 5 営業日かかります。複雑な形状、複数の機能の厳しい公差、またはチタンなどの素材がそれを拡張します。しかし、ほとんどの製品開発チームが検証段階で実際に必要とする部品の場合、タイムラインは非常に短いです。

プロトタイプ ジョブの速度を最も一貫して低下させるのは、マシン時間ではありません。それは、図面上の問題 - の不完全な公差コールアウト、欠落している表面仕上げスペック、クラス指定のないねじコールアウト、または指定された材料に保持できない肉厚です。ジョブの開始前に DFM レビューを行うと、さらに数時間がかかります。最初の部分をカットした後に治具の問題を発見すると、さらに日数がかかります。

CNC プロトタイプ加工 vs 3D プリント: 適切なツールを使用する

間の議論CNC プロトタイプ加工 vs 3D プリンティングプロトタイプが何をする必要があるのか​​が明確であれば、簡単な答えが得られます。どちらのプロセスも普遍的には成功しません。彼らはさまざまな質問に答えます。

正直な判断: 機能テストに入るプロトタイプの場合: -、応力負荷、熱サイクル、量産ハードウェアとの組み立て、規制提出サンプル - 金属部品に関しては、CNC がほとんどの場合適切です。生産工程で使用されるのと同じ棒材から切り出すため、材料特性は生産と同等です。- 3D プリントされた金属部品には、鍛造素材との微細構造の違いがあり、部品に負荷がかかったときに問題となります。-

形状が理にかなっていて、組み立てコンセプトが機能することを確認するだけの初期段階の形状とフィットのチェックでは、プラスチック 3D プリントの方が高速かつ安価で、完全に適切です。{0}間違いは、プロトタイプ データが実稼働パフォーマンスを表す必要がある段階を超えて使用することです。

CNC ラピッド プロトタイピングのリードタイムが短縮される場合 - と短縮されない場合

CNC加工によるラピッドプロトタイピングのリードタイムには実際の制限があり、それを理解すると、驚かれることなく、制限を回避する計画を立てることができます。

お客様を驚かせる点が 1 つあります。表面仕上げの後処理は、機械加工とは異なるスケジュールで行われることがよくあります。{0}} 2 日で機械加工される部品は、陽極酸化処理までさらに 3 日待つことができます。プロトタイプが機能的に陽極酸化仕上げを必要としない場合-、耐食性や外観ではなく、機械的なフィット感をテストしていることになります-「機械加工のまま」と指定すると時間を節約できます。-見積もりの​​際、該当するすべてのジョブにこれにフラグを立てます。

CNC試作部品の材料：エンジニアが実際に指定するもの

試作段階での材料の選択は、製造部品の材料と一致する必要があります。最終的には 7075 となる部品のプロトタイプに 6061 アルミニウムを使用すると、誤解を招く剛性と強度のデータが得られます。 316L 医療部品のプロトタイプに 304 ステンレスを使用すると、検証テストで異なる腐食挙動が得られます。

とはいえ、最も一般的にプロトタイプ化される材料は、少量の CNC プロトタイプ部品私たちがサービスを提供している業界:

アルミニウム 6061-T6- は、ほとんどの機械ハウジング、ブラケット、構造コンポーネントのデフォルトです。加工が早く、寸法安定性が高く、陽極酸化処理が良好です。量産部品も 6061 であれば、これは-似た-ようなプロトタイプのようなクリーンなものです。

アルミニウム 7075-T6- 製造部品に高い強度が必要な場合。 6061 よりも機械加工がわずかに難しく、同様のリードタイムがかかります。プロトタイプの耐荷重パフォーマンスが重要な場合を指定します。{4}

ステンレス316L- 医療機器コンポーネント、流体接触部品、-腐食環境にさらされるあらゆるものに対する規格。アルミニウムよりも加工に時間がかかります。追加の 1 日の予算を立てます。

チタン Ti-6Al-4V- 強度対重量比が重要な航空宇宙および医療用途。--。鋼よりも加工が大幅に遅くなります。アルミニウムでは 2 日かかるチタンのプロトタイプは、通常は 4 ～ 5 日かかります。コストの差は実際には - ありますが、検証テストに負荷、疲労、生体適合性が含まれる場合は、それに代わるものはありません。

黄銅C360- コネクタ、バルブ本体、ねじ込み継手。迅速な加工が可能で、厳しい公差も良好に保持します。

少量の CNC プロトタイプ部品: 理解しておくべきコスト要因

少量の CNC プロトタイプ部品コストその理由は予測可能であり、ただ与えられたものとして受け入れるのではなく理解する価値があるため、生産部品よりもユニットあたりのコストが高くなります。

セットアップコストが最大の要因です。 CAM ツールパスのプログラミング、部品の固定、テスト カットの実行には、1 つの部品を作成する場合でも、50 個の部品を作成する場合でも、ほぼ同じ時間がかかります。 50 部品の生産では、その設定コストは単価のほんの一部に償却されます。 3 部構成のプロトタイプの実行では、それが圧倒的です。

2番目のドライバーはマシンタイムです。 CNC マシンは、5 軸装置の場合、1 時間あたり $50–$100+ で稼働します。 1 時間あたり 80 ドルで 90 分の機械時間かかる部品の場合、材料、工具、検査を考慮に入れる前の単価は 120 ドルになります。

物質的な無駄は現実ですが、誇張されがちです。 100mm × 100mm × 50mm のアルミニウム ブロックから 200g の部品が得られる可能性があります - 残りはチップです。チップの材料費は実際のコストですが、アルミニウムの場合、それが支配的な要因になることはほとんどありません。

プロトタイプ部品の検査オーバーヘッドは通常、量産部品 - よりも高くなります。これは、新しいジョブの最初の品目では、統計サンプルではなく、すべての印刷コールアウトに対する完全な寸法チェックが必要であるためです。規制産業 (医療、航空宇宙) の場合、検査パッケージ自体が成果物です。

プロトタイプの予算が限られている場合、最も効果的な 2 つの手段は、ジオメトリを簡素化して機械時間とセットアップ回数を削減することと、仕上げ仕様がこのフェーズに必要かどうかを明確に尋ねることです。どちらも設計と計画に関する決定であり、サプライヤーとの交渉に関する決定ではありません。

MID Precision によるプロトタイプ作業の処理方法

私たちはプロトタイプや少量の本番作業を、大規模な本番稼働の間に詰め込まれた残り物としてではなく、定義されたサービス トラック - として実行します。- MID のプロトタイプ ジョブは、見積もりが発行される前に DFM レビューを受けます。このレビューでは、形状がサポートするものを超える公差コールアウト、治具の問題を引き起こす壁の厚さ、クラス指定が必要なねじの仕様、およびわずかな設計調整でコストやリスクが大幅に削減されるあらゆる機能が対象となります。

最近のジョブ - では、8 つの M5 ポートと中央バルブ シートの内径公差が ±0.01 mm の 6061- T6 空気圧マニホールド ブロックを使用しています。DFM レビューでは、ポート位置のうち 2 つで 4 番目のセットアップが必要になることがわかりましたが、これは 3D モデルからは明らかではありませんでした。切断前にフラグを立て、お客様が CAD で 1 つのポート位置を 2mm ずらし、ジョブは 4 つではなく 3 つのセットアップで実行されました。部品は印刷確認後 4 日目に発送されました。このような呼び出しは、プログラムする前に誰かが実際に図面を読んだ場合にのみ行われます。

私たちのCNC 加工によるラピッドプロトタイピングサービスは、小径精密部品向けの 3- 軸、4 軸、5 軸フライス加工、CNC 旋盤、スイス CNC 旋盤をカバーします。ほとんどのプロトタイプの実行における標準リードタイムは、確認された 2D+3D 図面パッケージから 3 ～ 7 営業日です。材質はアルミニウム合金からステンレス鋼、チタン、真鍮、銅、エンジニアリングプラスチックまで。

時間が重要なプロジェクトの場合は、-当社のエンジニアに相談してくださいRFQ を送信する前に、- で治具のアプローチと公差の優先順位について 10 分間話し合うと、ジョブが始まる前にスケジュールを 1 ～ 2 日短縮できます。

印刷物をお送りください24 時間以内に DFM メモ付きの見積もりを返信します。のために少量のプロトタイプとブリッジの生産お問い合わせには同じ営業日に返信させていただきます。

よくある質問

Q: 私のデザインはまだ変更中です。 CNC プロトタイプの見積もりを取得する前に、最終決定するまで待つ必要がありますか?

必ずしもそうとは限りません。変更が軽微な場合は、- フィーチャーの位置、穴のサイズ、半径の吹き出し - をすぐに最初のプロトタイプをカットし、2 回目の実行に変更を組み込むほうが、設計の凍結を待つよりも早くなることがよくあります。 CAM プログラミングが大幅に引き継がれるため、2 回目の実行のセットアップ コストは低くなります。待つのが合理的なのは、基本的な形状がまだ流動的な場合です。これは、大幅な形状の変更は最初から再プログラミングすることを意味するためです。-お問い合わせの際に、デザインがレビュー サイクルのどの段階にあるかをお知らせください。- すぐにカットする価値があるか保留する価値があるかについてアドバイスいたします。

Q: プロトタイプを生産材料と一致させ、陽極酸化処理された 6061-T6 を生産実行と同じ仕様に正確に - 仕上げる必要があります。それはできますか？

はい。プロトタイプが、表面の耐久性や表面の耐久性を含む形状/フィット/機能のテストに入る場合、関係者のレビューを受けるのは正しい判断です。陽極酸化物のタイプ (タイプ II 透明、タイプ III 硬質陽極酸化物、色)、厚さ、および図面上のマスキング要件を指定します。陽極酸化処理は当社の承認された仕上げパートナーに依頼され、通常は 2 ～ 3 営業日追加されます。プロトタイプが純粋に内部寸法検証のみを目的としている場合は、機械加工により日数と仕上げコストを節約できます。-

Q: CNC プロトタイプ ジョブで実行する最小数量はどれくらいですか?

一部。当社では、単一ユニットのプロトタイプ ジョブを定期的に実行しています-。インプラントのトライアル コンポーネント、カスタム フィクスチャの要素、ワンオフのバルブ本体-。セットアップではより少ない部品数で償却されるため、1 つの部品の単価は 10 部品の実行よりも高くなりますが、最小注文数量のしきい値はありません。コンセプトを検証するために 1 つの部分が必要な場合、それは有効な仕事です。

Q: どのようにしてCNC プロトタイプ加工 vs 3D プリントたとえば80mm × 60mm × 30mmの小型アルミニウム筐体のコストを比較してください。

そのサイズ範囲の単純なエンクロージャの場合、ビジュアル/形状チェック プロトタイプ - の場合、プラスチック 3D プリント (SLA または SLS) は通常、100 ドル未満で 1 ～ 2 日でより安価で高速です。同じエンクロージャ用のアルミニウム製 CNC は、機能の複雑さに応じて 150 ～ 400 ドルかかり、リードタイムは 3 ～ 5 日です。 CNC パーツにより、製造と同等の材料、実際のねじ山のかみ合い、実際に陽極酸化できる表面仕上げが得られます。{11}}プロトタイプが機能テストに入る場合、または生産パフォーマンスを表現する必要がある場合、コストの差は正当化されます。関係者のレビューのために机上で作業する場合は、3D プリントが最適です。