MJF vs. CNC-Bearbeitung: Was ist besser für Automobilprototypen?

PA12-Teile, die mit HPs Multi Jet Fusion hergestellt wurden, funktionieren nicht in jede Richtung gleich. Die Bruchdehnung beträgt etwa 17 % in der XY-Ebene, sinkt jedoch auf etwa 9 % entlang der Z-Achse - ein Detail, das wichtiger ist, als die meisten Vergleichsartikel vermuten lassen, insbesondere wenn es sich bei dem betreffenden Teil um einen Schnapparm handelt, der während eines Validierungszyklus wiederholten Biegungen standhalten muss. Die richtige Bauausrichtung und nicht nur die Wahl von MJF statt CNC entscheidet oft darüber, ob sich ein Prototyp tatsächlich wie das Produktionsteil verhält, das er darstellen soll.

Diese Unterscheidung ist ein nützlicher Ausgangspunkt für den Vergleich von MJF-3D-Druck und CNC-Bearbeitung für Automobilprototypen, da die eigentliche Entscheidung nicht nur darin besteht, „welcher Prozess besser ist“ -, sondern darin, welcher Prozess, richtig aufgebaut, Ihnen ein Teil liefert, dem Sie für den bevorstehenden Test vertrauen können.

Unabhängige HP-Datenblätter beziffern Standard-PA12 (über Multi Jet Fusion) auf diese Werte:

Zwei Zahlen auf dieser Liste verdienen mehr Aufmerksamkeit, als sie normalerweise bekommen. Erstens bedeutet die Aufteilung der XY/Z-Dehnung, dass eine Snap{1}}Fit- oder Living{2}}Scharnierfunktion unterschiedlich funktioniert, je nachdem, ob die Biegeachse in-Ebene oder durch die Schichten gedruckt wird. - Ausrichtungshinweise sollten Teil des Zeichnungspakets sein und nicht ein nachträglicher Einfall, der der Druckerei überlassen wird. Zweitens zeigen die HDT-Zahlen eine erhebliche Lücke zwischen den Lastfällen 0,45 MPa und 1,8 MPa, was für Halterungen unter der Motorhaube relevant ist, die gleichzeitig Umgebungswärme und mechanischer Belastung ausgesetzt sind; Ein Teil, das in der Nähe eines warmen Motorraums in Ordnung ist, kann sich anders verhalten, wenn es auch einer Befestigungsvorspannung ausgesetzt ist.

HP berichtet außerdem, dass sein PA12-Pulversystem mit hoher Wiederverwendbarkeit etwa 80 % nutzbares Überschusspulver pro Bau zurückgibt, verglichen mit den niedrigeren Wiederverwendungsraten, die für das selektive Lasersintern typisch sind. Dies ist einer der Gründe dafür, dass die Materialkosten pro Teil bei MJF tendenziell niedrig bleiben, selbst wenn sich Design-Iterationen häufen.

Nichts davon macht MJF zu einem universellen Ersatz. CNC bleibt die bessere Wahl, wenn:

Das Teil besteht aus Metall oder einem Spezialkunststoff außerhalb der allgemeinen Materialpalette von MJF (bestimmte PEEK-Qualitäten, Acetal/Delrin, Hochtemperatur-Spezialharze).

Die Toleranzen müssen enger als etwa ±0,1–0,2 mm sein, oder eine Dichtungs-/Lagerfläche muss mit Präzision bearbeitet-werden

Die Geometrie ist einfach und blockig genug, dass der Materialabtrag - und damit die Zykluszeit - unabhängig vom Prozess niedrig bleibt

Die endgültige Produktionsmethode ist CNC, und frühe Teile müssen die Oberflächenbeschaffenheit und das Maßverhalten dieses Prozesses so genau wie möglich nachbilden

Die typische erreichbare Toleranz von MJF liegt bei mäßigen Teilegrößen bei etwa ±0,2–0,3 mm und neigt dazu, sich bei größeren oder dünnwandigen Geometrien zu vergrößern, da die Maßhaltigkeit bei Pulverbettprozessen in einer Weise mit der Teilegröße skaliert, wie dies bei der maschinellen Bearbeitung im Allgemeinen nicht der Fall ist. Wenn eine passende Schnittstelle fest an einer vorhandenen Metallkomponente anliegen muss, handelt es sich in der Regel um einen CNC-Auftrag oder um ein MJF-Teil, dem nachträglich eine bearbeitete Referenzfläche hinzugefügt wird.

Angesichts des oben genannten XY/Z-Dehnungsspalts besteht die praktische Anleitung für freitragende Schnapparme darin, die Biegerichtung in der XY-Ebene dort auszurichten, wo das Aufbaulayout dies zulässt - dort hat PA12 mehr Dehnungsspielraum, bevor es bei wiederholtem Eingriff reißt. CNC-bearbeitete Schnapparme vermeiden diese Orientierungsfrage vollständig, sind aber in der Regel teurer in der Herstellung, da dünne Auslegerelemente eine sorgfältige Planung des Werkzeugwegs erfordern und bei den letzten Durchgängen ein echtes Risiko einer Werkzeugablenkung oder eines Ratterns bestehen.

Bei Innenklemmen, Kabelbaumhalterungen und Sensorabdeckungen, die während eines Validierungsprogramms Dutzende Verbindungs-/Trennzyklen durchlaufen, ist dies oft der entscheidende Faktor für MJF -, nicht nur die Baugeschwindigkeit, sondern auch die Fähigkeit, ein konsistentes Ermüdungsverhalten über eine verschachtelte Charge von Teilen aus einem einzigen Drucklauf aufrechtzuerhalten. Das ist auch der Grund, warum die meisten Artikel-aufMJF 3D-Druck-Kunststoff-Snap-passtAlle sind sich einig, dass sie den gleichen Ratschlag haben: Achten Sie zuerst auf die richtige Ausrichtung, dann kümmert sich das Ermüdungsverhalten des Materials um den Rest.

Lufteinlassabschnitte, Kühlmittelabdeckungen und andere Kanalgeometrien sind die Bereiche, in denen sich das Pulverbettverfahren- auszahlt: Nicht geschmolzenes Pulver in einem geschlossenen Kanal fungiert als sein eigener Träger, sodass ein Verteiler, der eine CNC-Werkstatt zum Teilen in zwei Hälften und zum Verbinden - erfordern würde oder eine mehr-Achsenbearbeitung plus Erodieren für die internen Merkmale - erfordern würde, als ein Stück gedruckt werden kann. Durch die Nachbearbeitung (Perlenstrahlen oder Dampfglätten) wird die innere Oberflächenbeschaffenheit in der Regel ohne zusätzliche Bearbeitungsdurchgänge in einen Zustand gebracht, der für Durchfluss- und Dichtheitsprüfungen geeignet ist. Diskussionen über MJF 3D-Druck von Luftansaugkrümmernneigen dazu, sich auf diesen einteiligen Aufbau als Hauptvorteil zu konzentrieren, und das ist durchaus möglich, - aber der Feuchtigkeitskonditionierungspunkt-unten ist genauso wichtig für ein Teil, das einen fließ-kritischen Innendurchmesser halten muss.
 

Der Kompromiss ist erwähnenswert: Eine Feuchtigkeitsaufnahme von etwa 1,5 % bei Sättigung bedeutet, dass ein Teil wochenlang in einer feuchten Werkstattumgebung belassen wird, bevor bei einer Dichtheitsprüfung genügend Wasser aufgenommen werden kann, um sich leicht über einen engen Innendurchmesser hinaus zu bewegen.- Bei strömungskritischen Geometrien lohnt es sich, die Teile vor der endgültigen Messung 24–48 Stunden lang bei kontrollierter Luftfeuchtigkeit zu konditionieren, genau wie dies bei den zugrunde liegenden ASTM-Testmethoden der Fall ist.
 

Halterungen, die mehrere Funktionen, Sensor- und Elektronikgehäuse sowie Werkstatt-Bodenvorrichtungen zusammenfassen, folgen in der Regel dem gleichen Muster wie die Schnappverbindungen und Kanalführungsbeispiele oben -, der allgemeinere Fall dafür Autoteile mit MJF 3D-Druck läuft in der Regel auf die gleichen drei Variablen hinaus: die Geometrie ist zu komplex für eine wirtschaftliche Bearbeitung, die Volumina sind zu gering, um den Einsatz von Werkzeugen zu rechtfertigen, und eine Validierungszeit, die in Tagen statt in Wochen gemessen wird.

Stellen Sie einem potenziellen Anbieter zwei Fragen, die über das Standardgespräch „Können Sie das ausdrucken?“ hinausgehen: Wie viel Prozent Neupulver wird jedem Build beigemischt und ob er Build-{0}Positionsdaten pro Teil verfolgt. Das Verhältnis von wiederverwendetem-Pulver wirkt sich von Charge zu Charge auf die mechanische Konsistenz aus, und eine Werkstatt, die Ihnen sagen kann, wo in der Baukammer sich Ihr Teil befand - und daher welche thermische Vorgeschichte es hatte -, ist besser in der Lage, einen dimensionalen oder mechanischen Ausreißer zu erklären, wenn einer während des Tests auftaucht.

Für ein bestimmtes Teil lässt sich der Vergleich am schnellsten regeln, indem Sie dieselbe STEP-Datei - mit Orientierungs- und kritischen-Toleranzhinweisen, die mit - gekennzeichnet sind, sowohl an einen MJF-Service als auch an eine CNC-Werkstatt senden und die Angebote mit dem vergleichen, was jeder Prozess tatsächlich in Bezug auf die für Ihren Test wichtigen Funktionen liefern kann.