Jak si vybrat služby 3D tisku pro prototypy a výrobu

Služby 3D tisku : Krátká odpověď na výběr správného poskytovatele

Správný poskytovatel služeb 3D tisku je ten, jehož proces, materiály a konečná úprava odpovídají tomu, co má váš díl dělat, nikoli ten s nejdelším seznamem strojů. V praxi si většina kupujících vybírá ze čtyř osvědčených cest: pryskyřice SLA nebo DLP pro jemné detaily a hladké povrchy, nylon SLS pro funkční části, kov SLM pro pevné nebo tepelně vystavené části a plast FDM pro velké modely v rané fázi. Získání tohoto zápasu hned na začátku ušetří více času než jakékoli pozdější vyjednávání.

Zde je situace, kterou vidíme často. Inženýrský tým má design krytu, který půjde do vstřikování za tři měsíce. Potřebují deset dílů, které vypadají jako finální produkt na veletrh, a dvacet dalších, které vydrží pádový test a několik týdnů manipulace v terénu. To jsou dvě různé práce. Odeslání obou do stejného stroje obvykle snižuje vzhled nebo pevnost, zatímco dobré služby 3D tisku rozdělují práci: pryskyřice a barva pro ukázkové vzorky, nylon pro test pádem.

Stejná logika platí, když hledáte výrobce nebo dodavatele služeb 3D tisku v Číně. Schopný partner prostě nepřijme váš soubor a stiskne tisk. Zkontrolují tloušťku stěny, zeptají se, kde bude díl použit, navrhnou vhodnější materiál a předem vám řeknou, které povrchy budou potřebovat opracování nebo nátěr. Tato konverzace je silnějším signálem kvality než jakýkoli seznam zařízení.

Tato příručka je napsána pro produktové designéry, inženýry a týmy sourcingu, kteří objednávají prototypy, přípravky, malé série a díly pro konečné použití. Pokrývá následující témata:

• Hlavní typy služeb vlastního 3D tisku a to, co každý z nich dělá dobře
• Jak se zakázka přesune z digitálního souboru do hotového dílu
• Jak si vybrat mezi pryskyřicí, nylonem a kovovými materiály
• Když se hodí CNC obrábění nebo replikace silikonových forem
• Jak porovnat komerčního dodavatele služeb 3D tisku v bodech, na kterých záleží
• Jak pečovat o tištěné díly po dodání

Začněte tím, co musí součást dělat, a poté zvolte proces; obrácení tohoto pořadí je nejčastější příčinou přepracování.

Běžné typy 3D tiskových služeb a jejich charakteristiky

ISO/ASTM 52900, norma, která definuje termíny aditivní výroby, seskupuje technologii do sedmi skupin procesů. Komerční 3D tiskové služby většinou staví svou nabídku na třech z nich: kápová fotopolymerizace (SLA a DLP), fúze v práškovém loži (SLS a SLM) a extruze materiálu (FDM). Procházejte karty níže, abyste viděli, jak se každá z nich chová ve skutečných projektech.

• SLA pryskyřice

  UV laser vytvrzuje tekutou pryskyřici vrstvu po vrstvě. Je silný na jemných rysech, ostrých hranách a hladkých površích.

  Typické použití: modely vzhledu, vzorové vzory, čiré díly a malá pouzdra.

  Dávejte pozor na: křehkost některých pryskyřic a pomalé žloutnutí při dlouhém vystavení UV záření.

• DLP pryskyřice

  Projektor vytvrzuje celou vrstvu najednou, takže doba sestavení zůstává stabilní i s mnoha malými díly na jedné desce.

  Typické použití: malé detailní díly, konektory, miniaturní součástky a šarže vzorů.

  Pozor na: menší stavební plochu než mnoho laserových strojů.

• SLS nylon

  Laser spéká nylonový prášek. Okolní prášek podpírá díl, takže složité tvary a pohyblivé sestavy jsou praktické.

  Typická použití: zacvakávací spoje, pouzdra, potrubí, funkční prototypy a malosériové koncové díly.

  Pozor na: zrnitý povrch, pokud díl není obarven, otryskán nebo vyhlazený.

• SLM kov

  Laser plně roztaví kovový prášek v ochranné atmosféře a vytvoří husté díly z hliníku, nerezové oceli a slitin titanu.

  Typické použití: držáky, rozdělovače, lehké konstrukce a tepelně vystavené součásti.

  Sledujte: podpěry, zbytkové napětí a potřebu obrábět kritické plochy.

• FDM plast

  Vyhřívaná tryska pokládá termoplastické vlákno. Vyhovuje velkým dílům a raným modelům.

  Typické použití: svítidla, velké makety a jednoduché skříně.

  Pozor na: viditelné linie vrstev a nižší pevnost mezi vrstvami.

Rychlá referenční tabulka

Mnoho kupujících žádá o jedinou vlastní službu 3D tisku a očekává jednu odpověď. Ve skutečnosti zkušený poskytovatel služeb 3D tisku často kombinuje trasy v rámci jednoho projektu. Skříň osvětlení může být vytištěna v pryskyřici SLA pro viditelnou skořepinu, v nylonu SLS pro vnitřní držák a později reprodukována v malých sériích prostřednictvím silikonových forem, jakmile bude design zmrazen. Myšlení v trasách spíše než v jednom stroji vám dává více možností a méně překvapení.

Níže uvedený graf porovnává pět tras na pěti kvalitách, které kupující nejčastěji zvyšují. Tmavší buňky znamenají silnější výsledek ve srovnání s ostatními čtyřmi cestami, takže to čtěte spíše jako hodnocení než jako měření.

Tepelná mapa ukazuje, proč žádný proces nevyhrává ve všech kategoriích. SLA a DLP vedou v detailech a povrchové úpravě, a proto jsou obvyklým výchozím bodem pro modely vzhledu a vzorové vzory, které budou později namalovány nebo zkopírovány do silikonu. Nylon SLS a kov SLM vedou k pevnosti a SLM dodává nejvyšší tepelnou odolnost, což je důležité pro držáky a komponenty v blízkosti motorů nebo výfukových cest.

FDM má nejvyšší hodnocení ve velikosti sestavení, takže zůstává užitečné pro velká zařízení a rané makety, kde je kvalita povrchu sekundární. Pro výrobce, který nabízí pryskyřičný, nylonový a kovový potisk spolu s obráběním a lakováním, se tento druh stolu stává praktickým průvodcem směrování: každý díl je odeslán do procesu, který vyhovuje jeho hlavním požadavkům, a zbývající mezery jsou uzavřeny dokončováním. Pokud váš díl potřebuje dvě nebo tři tyto kvality najednou, počítejte s kombinovanou cestou spíše než s jedinou tiskárnou.

Každý proces je nejsilnější v jiné oblasti, proto přiřaďte ten, který pokrývá váš primární požadavek, a zbytek uzavřete dokončováním.

Jak služby průmyslového 3D tisku fungují od souboru po hotovou součást

Pochopení pracovního postupu vám pomůže předvídat, odkud pocházejí zpoždění a problémy s kvalitou. Většina služeb průmyslového 3D tisku se řídí stejnými šesti kroky, i když se stroje liší.

1. Kontrola souboru. Technik zkontroluje váš STEP, STL nebo podobný 3D model na tenké stěny, uzavřené dutiny, chybějící plochy a jednotky. Dobrá recenze upozorní na problémy před tiskem, nikoli po něm.
2. Volba postupu a orientace. Součásti je přiřazen proces a orientace sestavení. Orientace ovlivňuje kvalitu povrchu, směr pevnosti, počet podpor a dobu tisku.
3. Tisk. Stroj vytváří součást vrstvu po vrstvě. Tloušťka vrstvy se běžně pohybuje od zhruba 0,025 mm na strojích s jemnou pryskyřicí do 0,2 mm nebo více na FDM zařízení.
4. Čištění a odstranění podpory. Pryskyřičné části jsou omyty a následně vytvrzeny UV zářením. Nylonové části jsou zbaveny prášku. Kovové části jsou v případě potřeby tepelně zpracovány a odříznuty z konstrukční desky a podpěry jsou odstraněny.
5. Post-zpracování a dokončovací práce. Broušení, tryskání, barvení, základní nátěr, lakování, řezání závitů nebo obrábění kritických ploch se přidávají podle výkresu.
6. Kontrola a balení. Kontrolují se klíčové rozměry, kontrolují se povrchy a díly jsou zabaleny tak, aby nedošlo k poškození jemných prvků při přepravě.

Všimněte si, že samotný tisk je pouze jedním krokem. Kupující, kteří posuzují dodavatele pouze podle počtu tiskáren, často přehlížejí, kolik z konečné kvality pochází z kroků čtyři a pět. Vrátíme se k tomu v části následného zpracování.

Designové detaily, které mění výsledek

O tom, zda tištěný díl bude fungovat, často rozhodují malá konstrukční rozhodnutí. Níže uvedená tabulka uvádí počáteční pokyny, které mnoho poskytovatelů služeb používá při kontrole souborů. Přesné limity závisí na stroji, materiálu a velikosti dílu, takže je považujte spíše za začátek konverzace než za pevná pravidla.

Dva zvyky ušetří nejvíce problémů. Nejprve označte, které plochy jsou funkční, jako jsou sedla ložisek, těsnicí plochy a protilehlé plochy, aby poskytovatel mohl plánovat obrábění nebo vystružování pouze na těchto plochách. Za druhé, vyhněte se navrhování zcela uzavřených dutin, pokud nepřidáte otvory pro odstranění prášku nebo pryskyřice; dutá část, kterou nelze vyprázdnit, bude buď odmítnuta, nebo dorazí těžší a slabší, než bylo zamýšleno.

Tisk je jedním krokem v šestistupňovém řetězci a rozhodnutí o designu učiněná před první vrstvou rozhodují o většině toho, co se stane po něm.

Materiály pro zakázkové 3D tiskové služby: pryskyřice, nylon a kov

Výběr materiálu řídí pevnost, vzhled, tepelnou odolnost a stárnutí součásti. Vlastní 3D tisková služba by měla být schopna vysvětlit, proč doporučuje jeden materiál před druhým, a to srozumitelně, v souvislosti s vaším případem použití. Dva níže uvedené sloupce rozdělují možnosti na polymery a kovy.

Výběr materiálu na první pohled

Otázky, které je třeba vyřešit, než si vyberete materiál

• Jaká je nejvyšší teplota, kterou díl uvidí, a na jak dlouho?
• Unese zátěž jednou, opakovaně, nebo jen drží svůj tvar?
• Splní oleje, čisticí prostředky, vodu nebo venkovní světlo?
• Musí vypadat jako hotový výrobek, nebo jen pasovat a fungovat?
• Kolik kusů budete potřebovat nyní a kolik později?

Odpovědí na těchto pět otázek ve vašem dotazu obvykle zkrátíte smyčku nabídek o celé kolo e-mailů, protože technik může doporučit materiál bez hádání.

Teplota, zátěž, prostředí a vzhled jsou čtyři skutečnosti, které rozhodují o materiálu; sdílejte je ve své první zprávě.

Aplikace a výběrová místa pro průmyslové a komerční 3D tiskové služby

Služby průmyslového 3D tisku se objevují téměř ve všech výrobních odvětvích, ale důvody, proč je lidé používají, jsou překvapivě konzistentní: potřebují fyzickou součást rychleji, než umožňují nástroje, nebo potřebují tvar, o jehož vytvoření se jiné metody obtížně pokoušejí. Dva níže uvedené sloupce spojují typické scénáře s body, na kterých záleží při výběru dodavatele pro každý z nich.

Služby velkoplošného 3D tisku

Když kupující hledají služby 3D tisku ve velkém měřítku, mají obvykle na mysli jednu ze dvou věcí: jeden díl, který přesahuje objem výroby standardních strojů, nebo mnoho středních dílů potřebných v jedné dávce. První případ se obvykle řeší rozdělením modelu na části se zarovnávacími prvky, jako jsou klíče nebo špendlíky, vytištěním částí, poté slepením a dokončením švů, aby spoj zmizel pod barvou. Druhý případ je vyřešen efektivním vnořením dílů a volbou procesu, jako je SLS nylon, kde mnoho dílů sdílí jednu konstrukci.

Zeptejte se potenciálního dodavatele, jak zvládají švy a rovinnost dělených dílů. Jasná odpověď, ideálně s ukázkovou fotkou, napoví daleko více než udávaný maximální rozměr.

Malosériová a mostní výroba

Dalším rostoucím využitím je výroba mostů, kde tištěné nebo lité díly vyplňují mezeru mezi prototypm a hromadnou výrobou. Pokud bude stavba vaší vstřikovací formy trvat osm až dvanáct týdnů, může komerční dodavatel služeb 3D tisku udržet vaši pilotní linku, zkušební provoz nebo včasné objednávky zákazníků v pohybu. U vzhledových dílů se replikace silikonové formy často ujme, jakmile je schválen hlavní vzor, ​​protože jedna forma může vytvořit malou dávku konzistentních kopií. Výběrem dodavatele, který nabízí tisk i replikaci, se vyhnete přenosu souborů a výkresů mezi společnostmi.

Vyberte si dodavatele podle toho, jak dobře podporuje váš další krok, nejen aktuální prototyp.

Podrobné srovnání služeb 3D tisku, CNC obrábění a replikace silikonových forem

Mnoho projektů 3D tisk vůbec nepotřebuje a poctivý dodavatel vám to potvrdí. Tabulka porovnává tři nejběžnější cesty pro prototypy a malé série, takže můžete vidět, kam se každá hodí.

Přesnost je faktor, na který se kupující nejvíce ptají, a je také nejčastěji nepochopený. Následující tabulka ukazuje orientační pracovní tolerance pro každou tiskovou cestu. Přečtěte si jej prosím jako pomůcku při plánování, protože skutečné výsledky závisí na velikosti dílu, geometrii, orientaci a kalibraci stroje.

Tabulka ukazuje, že pryskyřičné trasy sedí na těsném konci pro malé prvky, a proto jsou vybrány pro konektory, jemná pouzdra a vzory, kde záleží na přizpůsobení. Kov SLM spadá do podobného pásma pro malé díly, ale čísla platí pro vytištěné prvky a kritické otvory nebo protilehlé plochy jsou obvykle opracovány dodatečně, aby bylo dosaženo přísnějších limitů.

Nylon SLS a FDM vykazují širší hodnoty, protože smršťování prášku, tepelné chování a nanášení vrstvy přidávají variace, zejména na dlouhých nebo tenkých částech. Pro dodavatele, který také provozuje CNC obrábění, je tento rozdíl snadno zvládnutelný: tištěné tělo poskytuje geometrii a krátká obráběcí operace dokončí několik funkcí, které vyžadují přísnější kontrolu. Když posíláte výkres, označte, které rozměry jsou kritické a které jsou pouze referenční, protože to inženýrovi umožní vynaložit úsilí tam, kde se to počítá.

Celkově je praktické pravidlo jednoduché. Použijte tisk, když je hlavním omezením složitost tvaru nebo rychlost, obrábění, když je tolerance nebo materiál, a silikonovou replikaci, když potřebujete několik vzhledově podobných dílů z jedné schválené předlohy.

Tiskněte tvar, stroj na toleranci, replikujte pro malé série a kombinujte je, když jeden díl potřebuje více než jednu sílu.

Post-processing a povrchová úprava: Kam skutečně jde doba přípravy

Noví kupující jsou často překvapeni, že dodání součásti vytištěné přes noc může trvat několik dní. Důvodem je, že dokončovací práce, nikoli tisk, obvykle zaujímají největší část plánu vzhledových dílů. Pochopení toho včas vám umožní plánovat realistické milníky a vyhnout se tlaku na poslední chvíli.

Typické dokončovací cesty procesem

• Pryskyřičné díly: odstranění podpěry, broušení, tmel v případě potřeby, základní nátěr, barevný nátěr a bezbarvý lak. Části, které musí být průhledné, jsou leštěné a potažené spíše než lakované.
• Nylonové díly: tryskání perličkami pro jednotnou matnou texturu, barvení pro konzistentní barvu a vyhlazování párou nebo bubnem, když je potřeba rovnoměrnější povrch.
• Kovové části: odlehčení pnutí, odstranění z konstrukční desky, odstranění podpěry, opracování kritických ploch, tryskání nebo leštění a volitelně eloxování nebo pasivace.
• díly FDM: broušení, tmelení a lakování pro vzhled nebo bezacetonové vyhlazovací metody vhodné pro daný materiál.

Níže uvedený graf ukazuje orientační rozdělení doby realizace pro tři typické projekty. Každý pruh přidává až sto procent plánu pro daný typ projektu a obrázky ilustrují běžné vzory spíše než pevná pravidla.

Pryskyřičný vizuální prototyp stráví největší část svého rozvrhu dokončováním, protože broušení, základní nátěr a lakování musí být prováděny ve fázích s dobou schnutí mezi nimi. Samotný tisk je skromná část, i když mnoho kupujících předpokládá, že dominuje.

Funkční nylonová část převrací obraz: tisk a odprašování mají větší podíl, zatímco konečná úprava je lehčí, protože je často přijatelný otryskaný nebo barvený povrch. U kovového držáku se čištění a následné zpracování, které zahrnuje uvolnění pnutí, odstranění desky a odstranění podpěry, stává největším blokem a následuje krátký dokončovací krok.

Proto má dodavatel s lakováním a obráběním pod jednou střechou praktickou výhodu pro smíšené projekty. Méně předávání snižuje čekací dobu mezi kroky a stejný tým může vidět, jak konečné rozhodnutí ovlivňuje rozměry. Pokud je váš harmonogram napjatý, zeptejte se dodavatele, která fáze bude pravděpodobně nejdelší pro váš konkrétní díl, a poté se rozhodněte, zda by vašim potřebám vyhovovala jednodušší úprava.

Naplánujte dokončení návrhu

Lakování přidává vrstvu nátěru, často několik setin milimetru na nátěr, což je důležité pro zacvaknutí a těsné sestavy. Sdělte dodavateli včas, zda bude protilehlý povrch natřen, aby bylo možné model upravit nebo tento povrch zamaskovat. Totéž platí pro eloxování hliníku, kde povlak mírně narůstá na každé ploše a může ovlivnit malé otvory a závity.

Dokončení, nikoli tisk, často určuje datum dodání vzhledových dílů, takže před zadáním objednávky se rozhodněte o požadavcích na povrch.

Jak hodnotit čínského výrobce nebo dodavatele 3D tiskových služeb

Získávání zdrojů od čínského výrobce 3D tiskových služeb poskytuje přístup k širokému výběru materiálů, vyzrálým dokončovacím dovednostem a rychlému obratu, ale kvalita a komunikace se mezi dodavateli stále liší. Níže uvedené kroky promění vágní vyhledávání poskytovatelů služeb 3D tisku ve strukturované srovnání.

Co poslat s dotazem

1. 3D model ve formátu STEP nebo STL s uvedenými jednotkami
2. 2D výkres, který označuje kritické kóty, závity a protilehlé plochy
3. Množství nyní a očekávané množství později
4. Preferovaný materiál nebo požadovaný výkon, jako je teplota a zatížení
5. Požadavek na povrch, jako je surový, otryskaný, lakovaný nebo leštěný
6. Cílové datum dodání a místo určení

Co na oplátku udělá schopný dodavatel

• Odpovědi na konkrétní otázky týkající se funkce, nejen na žádost o soubor
• Upozorňuje na konstrukční rizika, jako jsou tenké stěny nebo zachycený prášek, před výrobou
• Vysvětluje, co je dosažitelné po vytištění a co potřebuje obrábění
• Odesílá fotografie průběhu a výsledky kontroly kritických funkcí
• Balí jemné a lakované díly s ochranou vhodnou pro mezinárodní přepravu

Jedním z příkladů tohoto komplexního přístupu je Zhejiang Jiaheng Intelligent Equipment Manufacturing Co., Ltd., dodavatel OEM a ODM 3D tiskových služeb. Jeho designérský tým přeměňuje nápady klientů v praktické návrhy produktů a továrna tiskne v pryskyřici, nylonu a kovu, podpořená pokročilým obráběním. Replikace silikonových forem podporuje přesnou malosériovou výrobu a povrchové úpravy jako lakování zlepšují konečný vzhled. Udržování návrhu, tisku, replikace a dokončování na jedné platformě znamená, že stejný tým sleduje projekt od konceptu až po dodanou součást, což snižuje předávání a šetří čas.

Mnoho kupujících také používá jednoduchou výsledkovou kartu k porovnání dodavatelů. Níže uvedená tabulka ukazuje příklad vážení, které mohou kupující přizpůsobit, na základě typických priorit nákupu pro prototypovou a malosériovou práci spíše než na jakékoli průmyslové statistiky. Považujte procenta za výchozí bod a posouvejte je podle toho, co váš projekt nejvíce potřebuje.

Procesní a materiálové přizpůsobení má největší podíl, protože dodavatel, který postrádá správnou technologii, to nemůže nahradit rychlostí nebo službami. Kontrola kvality a dodací lhůta s komunikací následují stejně, protože pozdní nebo nejistá dodávka může být pro plán vývoje stejně škodlivá jako rozměrová chyba.

Následné zpracování má větší váhu, než mnozí kupující poprvé očekávají, což souvisí s grafem dodacích lhůt: schopnost dokončení ovlivňuje vzhled i datum dodání. Inženýrská zpětná vazba má menší, ale smysluplný podíl a často je nejlepším ukazatelem toho, jak hladký projekt bude, protože dodavatel, který klade dobré otázky včas, se obvykle vyhýbá pozdějším přepracováním.

Tyto závaží můžete upravit pro svůj vlastní případ. Tým, který si objedná jeden kovový díl, může zvýšit kontrolu, zatímco tým připravující vzorek na veletrhu může zvýšit dokončovací práce a komunikaci. Ať už jsou váhy jakékoli, hodnocení dvou nebo tří dodavatelů na stejném listu činí srovnání objektivnějším a snáze se vysvětluje kolegům.

Začněte vzorovou objednávkou

Pokud spolupracujete s novým dodavatelem, je nejspolehlivějším testem malá vzorová objednávka. Vyberte si díl, který obsahuje vlastnosti, na kterých vám záleží, jako jsou tenké stěny, těsný vývrt a lakovaný povrch, a výsledek posuďte podle rozměrové přesnosti, kvality povrchu, balení a toho, jak jasně dodavatel komunikoval. Jediný vzorek vás o partnerovi naučí více než jakákoli brožura.

Posuzujte dodavatele podle otázek, které klade, a kontroly, kterou kontroluje, a poté potvrďte malou vzorovou objednávkou.

Údržba a péče o 3D tištěné díly

Tištěné díly vyžadují méně péče, než mnoho lidí očekává, ale správné návyky prodlužují jejich životnost, zejména u pryskyřice a nylonu. Tabulka shrnuje hlavní body podle materiálu.

Pomáhá pár návyků navíc. Pravidelně kontrolujte západky a závitové vložky, protože opakovaná montáž je nejprve opotřebovává. Pokud se přípravek nebo přípravek používá denně, ponechte si náhradní nebo druhou revizi, aby se výroba nezastavila, když se součást opotřebuje. U lakovaných dílů opravte třísky včas, abyste zabránili vnikání vlhkosti pod povlak. Nakonec zaznamenejte materiál a datum tisku do archivu výkresů, aby se opakovaná objednávka mohla přesně shodovat s originálem.

Uchovávejte tištěné díly suché, čisté a chraňte je před horkem a silným slunečním zářením a mějte náhradní díly na vše, co používáte každý den.

Časté otázky o službách 3D tisku