מה ההבדל בין CNC ל-MIM?
ברבעון האחרון חברת מכשור רפואי שלחה לנו חלק שהם עבדו במשך שלוש שנים. תושבת נירוסטה, 47 מאפיינים, $23 ליחידה, 60,000 יחידות בשנה. הם רצו לדעת אם MIM יכולה להוזיל את העלות שלהם.
הרצנו את הניתוח. כלי MIM יעלה $52,000. עלות ל-חתיכה תרד ל-$4.20. שובר-שוויון ב-2,766 יחידות, כך שהם ישחזרו את השקעת הכלים בחודש הראשון לייצור ויחסכו 1.1 מיליון דולר בשנה לאחר מכן.
הם לא התחלפו.
לתושבת היו שני נקבים הדורשים ±0.02 מ"מ להתאמת מיסבים-. MIM ב-±0.3% על תכונות אלה של 18 מ"מ ייתן ±0.054 מ"מ, כמעט פי שלושה רופף מדי. נוכל MIM את הגוף ואת ה-CNC-לסיים את הקדומים, אבל הגישה ההיברידית הזו התמחור ב-$7.80 ליחידה. עדיין חוסך כסף, אבל לא את ההפחתה הדרמטית שהם רצו.
סוֹבלָנוּת
כאן מתים רוב פרויקטי MIM. סולם סובלנות MIM כאחוז, ±0.3% סטנדרטי, ±0.1% אופטימלי. מהנדסים רואים ±0.3% וחושבים "הדוק". על תכונות קטנות, זה כן.
| תכונה | MIM ±0.3% | CNC |
|---|---|---|
| 10 מ"מ | ±0.03 מ"מ | ±0.025 מ"מ |
| 25 מ"מ | ±0.075 מ"מ | ±0.025 מ"מ |
| 50 מ"מ | ±0.15 מ"מ | ±0.025 מ"מ |
CNC מחזיק בסובלנות מוחלטת. מאזני MIM עם מידה. הקדח הזה של 50 מ"מ ב-±0.05 מ"מ? MIM לא יכול לגעת בו ללא עיבוד משני.
אבל כשהסובלנות מסתדרת, החיסכון הוא אמיתי. תוכנית המכשירים הניתוחיים של Spine Wave היא המקרה שאליו אנו מתייחסים הכי הרבה מכיוון שהמספרים פומביים והסיפור שלם. הם הגיעו לספק MIM שלהם עם רכיב נעילת משלוח עבור מכשיר היתוך עמוד השדרה Velocity®. החלק היה בעיבוד ב-$18 ליחידה, לא שערורייתי עבור רכיב רפואי, אבל הם היו צריכים 75,000 יחידות בשנה. הוצאה שנתית לעיבוד שבבי: 1.35 מיליון דולר.
הערכת MIM ארכה ארבעה חודשים. עלות כלי עבודה 38,000 $. מאמרים ראשונים דרשו שתי התאמות של מחזור סינטר כדי להגיע למפרט הממדים. העלות לכל-חתיכה הגיעה ל-$2.80. סה"כ בשנה הראשונה: $248,000 כולל הפחתת כלי עבודה. הם חסכו למעלה ממיליון דולר בשנה הראשונה. בשנה השלישית, החיסכון המצטבר עלה על 3.2 מיליון דולר.
הערת מהנדס האיכות שלהם לאחר 18 חודשי ייצור: "עבור מהנדס איכותי, אין על מה לדווח זו אישור מהדהד".
אין כשלים בשטח. אין סחיפה ממדית. אין בעיות באיכות הספק. המקרה המלא פורסם באתר optimim.com. 85% הפחתת עלויות. לא כל תוכנית מגיעה למספרים האלה, אבל חיסכון של 50-70% בגיאומטריות מורכבות של נירוסטה מעל 20,000 נפח שנתי הוא מה שאנו מצטטים בקביעות.
תַהֲלִיך
עיבוד CNC הוא פשוט. מלאי בר מתקבע במכונה. כלי חיתוך עקוב אחר נתיבים מתוכנתים ומסירים חומר עד שהגיאומטריה שלך נשארת. שנה את התוכנית, קבל חלקים שונים. זמן אספקה למאמרים הראשונים: ימים. שינויי עיצוב עולים זמן תכנות, לא כלי עבודה.
MIM הוא רצף של טרנספורמציות. אבקת מתכת, בקוטר של 2 עד 20 מיקרון, מתערבבת עם קלסר תרמופלסטי בכ-60% אבקה עד 40% קלסר בנפח. התערובת מתנהגת כמו פלסטיק במהלך ההזרקה. הוא זורם לתוך חללי עובש ומתמצק ל"חלקים ירוקים" שנראים תקינים אך אין להם שלמות מבנית.
החלק הירוק עובר דה-binding, פירוק תרמי או מיצוי ממס, כדי להסיר את הפולימר. מה שנשאר הוא "חלק חום": אבקת מתכת המוחזקת יחד על ידי חיכוך ושאריות קלסר. שביר מספיק כדי להתפורר אם אתה מטפל בזה לא נכון.
החלק החום נכנס לכבשן סינטר הפועל ב-85-95% מנקודת ההיתוך של הסגסוגת. במשך 15-20 שעות, דיפוזיה במצב מוצק קושרת את חלקיקי האבקה. החלק מתכווץ 15-20% בכל הממדים ככל שהנקבוביות מתמוטטת והצפיפות עולה. חלק יצוק ב-60 מ"מ יוצא מהסינטרינג ב-48-51 מ"מ.
ההתכווצות צפויה במצטבר אך אינה אחידה לחלוטין. כוח הכבידה משפיע על חלקים בצורה שונה בהתאם לכיוון התנור. הפצת המונים משפיעה על שיעורי הצטמקות מקומיים. שינויים בעובי הקיר יוצרת התכווצות דיפרנציאלית המעוותת חלקים.
ראינו חלקים שיצאו מהסינטור בצורה נכונה וחלקים מאותה תבנית יוצאים מעוותים בגלל שמישהו טען את מגש התנור בצורה לא נכונה. דברים כאלה קורים יותר ממה שהספקים אוהבים להודות. פיתוח גופי סינטר, תומכים המחזיקים גיאומטריה של חלקים במהלך השעות-המחזור התרמי הארוך, הוא עבודה הנדסית, לא סחורה. ספקים ללא ניסיון בחלקים דומים מבחינה גיאומטרית יחזרו על עיצוב מתקנים על חשבונך.
הכשלים
לפחות פעמיים בחודש מישהו שולח לנו חלק מאלומיניום ומבקש תמחור MIM. התשובה היא תמיד לא. אבקת אלומיניום יוצרת שכבת תחמוצת שלא תתפרק במהלך הסינטר, החלקיקים לא יכולים להיקשר. מעבדות מחקר הדגימו MIM אלומיניום בתנאים מבוקרים. הפקה מסחרית לא קיימת. אלומיניום פירושו CNC.
בקרת האטמוספירה בתנור הסינטרינג קובעת אם החומר שלך אכן מתפקד לפי המפרט. פלדות אל חלד זקוקות למימן או לאווירת ואקום. אטמוספרה שגויה, או זיהום אטמוספירה מתנור מלוכלך, גורם לכרום לנדוד הרחק מפני השטח. החלקים נראים בסדר. מידות צ'ק אאוט. אבל עמידות בפני קורוזיה נהרסת בגלל שכרום פני השטח מתרוקן. דחינו חלקי MIM נכנסים מספקים אחרים שעברו בדיקת מימד אך נכשלו בבדיקת ריסוס מלח תוך פחות מ-100 שעות.
חלקי MIM שומרים על נקבוביות של 1-4%. החללים הללו לוכדים כל זיהום שקיים בסביבה שלך: נוזל קירור עיבוד, חיתוך שמן, לחות אטמוספרית.
היה לנו לקוח לפני שנתיים שציין את MIM על סוגריים מבניים להפחתת עלויות. הייצור התנהל בצורה חלקה במשך שמונה חודשים. ואז צוות השירות בשטח שלהם ניסה לרתך תושבת במהלך תיקון הציוד.
הריתוך נכשל. שוב ושוב.
זיהום כלוא שמתאדה דרך בריכת הריתוך יצר נקבוביות ותכלילים שהרסו את שלמות המפרק. הם היו צריכים להכשיר ספק CNC חדש עבור חלקי חילוף. "החיסכון בעלויות" מ-MIM הפך לעלויות רכש חירום, עיכובים בשירות בשטח ובעיית קשרי לקוחות.
אם החלקים שלך עשויים להזדקק לריתוך, להרכבה, תיקון או שינוי בשטח, MIM נפסל.
עייפות היא דבר נוסף שאנו מקבלים עליו שאלות. מכונות בר יצוק בצפיפות של 100% עם מבנה גרגר עקבי. MIM חותרת לצפיפות של 96-99% עם מיקרופורוזיות מבוזרת. חוזק סטטי שווה ערך. בדקנו חלקי MIM של 17-4PH מול מפרט מחושל והם תואמים לגבי מתיחה, תפוקה וקשיות. 17-4PH H900 פועל ב-1070-1190 MPa UTS, תפוקה של 970-1090 MPa, 35-40 HRC MP{{12}0}ל אטמוספירה מעולה של corro עם התנגדות קוררו מעולה נשלט. אבל המיקרו-נקבים האלה פועלים כמרכזי מתח תחת עומס מחזורי. עבור חלקים שרואים מחזורים של 10^7+, פירים מסתובבים, סוגריים טעונים ברטט, כל דבר שיש לו חששות לתהודה, חומר יצוק מתעלה על MIM. לחיצה איזוסטטית חמה יכולה לסגור נקבוביות ולהחזיר ביצועי עייפות, אבל זה מוסיף $10-25 לחלק.
גימור פני השטח: MIM as-sintered משיג Ra 0.8-1.6μm, חלק יותר מ-CNC רגיל ב-Ra 3.2μm. צפיפות 96-99%, או 99%+ עם HIP. תקנים אם אתה צריך אותם: MPIF 35-MIM (2025), ASTM B883-19, ISO 22068:2012.
כֶּרֶך
| כרך שנתי | הַמלָצָה |
|---|---|
| מתחת ל-1,000 | CNC, השקעה בכלים לא הגיונית |
| 1,000-5,000 | בדרך כלל CNC, הפעל מתמטיקה-שבירה על חלקים מורכבים |
| 5,000-20,000 | תלוי בגיאומטריה, שווה לחשב |
| מעל 20,000 | MIM בדרך כלל מנצח אם סובלנות עובדות |
נוסחת שוויון-: עלות כלי MIM חלקי חיסכון לכל-חתיכה. תבנית של 40,000 דולר עם חיסכון של 14 דולר לחתיכה, מתפרקת ל-2,857 יחידות. מעל נפח זה, כל חלק חוסך $14. בנפח שנתי של 50,000, זה 700,000 דולר לשנה.
רק כמחצית מתבניות MIM שאנו מצטטות נכנסות לייצור. שינויים בעיצוב לאחר התחלת כלי עבודה עולים $2,000-15,000 לכל שינוי. תוכניות שרודפות אחרי הפחתת עלויות לפני יציבות התכנון משלמות בסופו של דבר על כלי עבודה פעמיים.
מכונות CNC כל דבר שתוכלו לתקן. אלומיניום, טיטניום, אינקונל, פליז, פלסטיק, חומרים מרוכבים, ללא הגבלות מעבר לעיבוד. בחירת חומרי MIM תלויה בניסוחי חומרי הזנה מבוססים. פלדות אל חלד מהוות 50-57% מייצור MIM העולמי. 316L לעמידות בפני קורוזיה, 17-4PH לחוזק, 420 לבלאי. פלדות מסגסוגת נמוכה (4140, 4340, Fe-2Ni) לטיפול בחום או לתכונות מגנטיות. פלדות כלי עבודה M2 ו-H13 לעמידות בפני שחיקה, אם כי בקרת פחמן במהלך סינטר דורשת פיתוח תהליך זהיר. טיטניום Ti-6Al-4V לרפואה ותעופה וחלל, מחוטא תחת ואקום. מה לא עובד: אלומיניום, סגסוגות נחושת, מתכות טהורות.
ניצול חומרים: CNC ממיר 20-50% מהבילט שלך לחלקים, השאר הופך לשבבים. חלקים מורכבים עלולים לבזבז 70-80%. ניצול חומרי הזנה של MIM פועל ב-95-97% עם מיחזור רץ. עבור טיטניום ב-$60/ק"ג, חלק שעובד מ-180 גרם בילט ל-40 גרם מבזבז 140 גרם של חומר, 8.40$ בגרוטאות לפני שחתוך שבב בודד. MIM מייצרת את החלק הזה מכ-42 גרם של חומר הזנה.
העצה הסטנדרטית שלנו: אב טיפוס ב-CNC ללא קשר לכוונת הייצור. אימות התאמה, תפקוד, כוונת עיצוב. נעל את הגיאומטריה. אז השקיעו בכלי MIM אם נפח תומך בזה.
כשזה עובד
MIM מנצח כאשר יש לך גיאומטריה מורכבת הדורשת מספר פעולות CNC. מאפיינים פנימיים, חתכים, קירות דקים, מאפיינים שיצטרכו עבודה של 5 צירים או EDM. חלקים שבהם עלות העיבוד מגיעה ל-$25-50 ליחידה, לרוב מוצעים ב-MIM מתחת ל-$5 ליחידה.
תוכנית שבשבת מגדשי הטורבו של AFT: 180+ מיליון חלקים שיוצרו עבור BMW, Ford, Tesla, Caterpillar. פרופילי גלגל אוויר מחזיקים ±0.015 מ"מ, הדוקים יותר מ-MIM רגיל באמצעות כלי עבודה ובקרת תהליכים אופטימליים . 20% הפחתת עלויות לעומת יציקה מדויקת בנפחי רכב. מתועד ב-pim-international.com. התוכנית הזו דרשה שנים של השקעת פיתוח, לא משהו שאתה משכפל על ציר זמן של שישה- חודשים.
CNC מנצח על חלקי אלומיניום ונחושת, תכונות סובלנות הדוקות- מתחת ל-0.1% ±, יישומים הדורשים יכולת ריתוך, תוכניות הדורשות עקיבות מלאה של חומרים (תעופה וחלל, גרעיני), חלקים מתחת לנפח שנתי של 5,000 וגיאומטריות שמכונות ביעילות. חלקים מסובבים פשוטים במחרטות CNC לעולם לא יצדיקו כלי MIM ללא קשר לנפח.
היברידית פועלת כאשר אתה זקוק לכלכלת MIM על גיאומטריה מורכבת אך יש לה תכונות הדורשות דיוק CNC. MIM את הגוף, מכין את הקומות הקריטיות.
שלח לנו את חלקך בהיקף שנתי. נצטט את שני התהליכים ונפעיל את הניתוח האיזון-. אנו אגיד לך אילו תכונות גורמות לבעיות MIM והאם ייצור היברידי הגיוני. אנחנו לא דוחפים המלצות לתהליכים המבוססים על מה שמכניס לנו יותר כסף. אנחנו דוחפים אותם על סמך שלושים שנה של ידיעה אילו פרויקטים מצליחים ואיזה הופכים לבריחות איכותיות ולבעיות של לקוחות. תוכנית MIM כושלת עולה לנו יותר בזמן הנדסה ובנזק למערכת היחסים מאשר אי פעם עשינו על כלי העבודה. אם החלק שלך מתאים ל-MIM והנפח שלך תומך בו, נראה לך מספרים שנראים כמו מארז Spine Wave, הפחתת עלות של 70-85%, ייצור אמין, איכות שאינה דורשת תשומת לב מתמדת. אם זה לא מתאים, אנחנו נגיד לך את זה גם.