ความแตกต่างระหว่าง CNC และ MIM คืออะไร?

ไตรมาสที่แล้วบริษัทอุปกรณ์ทางการแพทย์ส่งชิ้นส่วนที่พวกเขาตัดเฉือนมาสามปีให้เรา ขายึดสแตนเลส 47 คุณสมบัติ 23 ดอลลาร์ต่อชิ้น 60,000 หน่วยต่อปี พวกเขาต้องการทราบว่า MIM สามารถลดต้นทุนได้หรือไม่

 

เราทำการวิเคราะห์ เครื่องมือ MIM จะมีราคา 52,000 เหรียญสหรัฐ ราคาต่อ-ชิ้นจะลดลงเหลือ $4.20 คุ้มทุน-ที่ 2,766 หน่วย ดังนั้นพวกเขาสามารถกู้คืนการลงทุนด้านเครื่องมือในเดือนแรกของการผลิตและประหยัดเงินได้ 1.1 ล้านเหรียญสหรัฐต่อปีหลังจากนั้น

 

พวกเขาไม่ได้เปลี่ยน

 

ตัวยึดมีรูสองรูที่ต้อง ±0.02 มม. สำหรับการกดแบริ่ง- MIM ที่ ±0.3% สำหรับคุณสมบัติ 18 มม. เหล่านั้นจะให้ ±0.054 มม. ซึ่งหลวมเกินไปเกือบสามเท่า เราสามารถเลียนแบบตัวถังและ CNC ได้-เพื่อเจาะให้เสร็จ แต่วิธีการแบบไฮบริดนั้นมีราคาอยู่ที่ $7.80/ชิ้น ยังคงประหยัดเงินแต่ไม่ได้ลดลงอย่างมากตามที่ต้องการ

ความอดทน

นี่คือจุดที่โครงการ MIM ส่วนใหญ่เสียชีวิต เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของ MIM จะปรับขนาดเป็นเปอร์เซ็นต์ ±0.3% มาตรฐาน ปรับให้เหมาะสม ±0.1% วิศวกรเห็น ±0.3% และคิดว่า "แน่น" ส่วนฟีเจอร์เล็กๆ น้อยๆ ก็เป็นได้

CNC มีความทนทานอย่างแท้จริง MIM ปรับขนาดตามขนาด รู 50 มม. ที่ ± 0.05 มม.? MIM ไม่สามารถสัมผัสได้หากไม่มีการตัดเฉือนรอง

แต่เมื่อความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ได้ผล ความประหยัดก็เกิดขึ้นได้จริง โปรแกรมเครื่องมือผ่าตัดของ Spine Wave เป็นกรณีที่เราอ้างอิงมากที่สุดเพราะตัวเลขเปิดเผยต่อสาธารณะและเรื่องราวก็ครบถ้วน พวกเขามาที่ซัพพลายเออร์ MIM พร้อมกับส่วนประกอบล็อคในการขนส่งสำหรับอุปกรณ์ฟิวชั่นกระดูกสันหลัง Velocity® ชิ้นส่วนนี้ผลิตได้ในราคา 18 เหรียญสหรัฐ/ชิ้น ซึ่งไม่ใช่เรื่องใหญ่สำหรับส่วนประกอบทางการแพทย์ แต่พวกเขาต้องการ 75,000 ชิ้นต่อปี ค่าใช้จ่ายในการตัดเฉือนต่อปี: 1.35 ล้านดอลลาร์

การประเมิน MIM ใช้เวลาสี่เดือน ค่าเครื่องมือ 38,000 เหรียญสหรัฐ บทความแรกจำเป็นต้องมีการปรับรอบการเผาผนึกสองครั้งเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านมิติ ราคาต่อ-ชิ้นอยู่ที่ $2.80 ยอดรวมในปีแรก: 248,000 ดอลลาร์ รวมค่าตัดจำหน่ายเครื่องมือ พวกเขาประหยัดเงินได้มากกว่าหนึ่งล้านดอลลาร์ในปีแรก ภายในปีที่สาม เงินออมสะสมเกิน 3.2 ล้านดอลลาร์

กระบวนการ

MIM คือลำดับของการเปลี่ยนแปลง ผงโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 ถึง 20 ไมครอน จะถูกผสมกับสารยึดเกาะเทอร์โมพลาสติกที่มีปริมาณผงประมาณ 60% ถึง 40% โดยปริมาตร ส่วนผสมมีลักษณะเหมือนพลาสติกระหว่างการฉีด มันไหลลงสู่โพรงแม่พิมพ์และแข็งตัวเป็น "ส่วนสีเขียว" ที่ดูถูกต้องแต่ไม่มีความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

ส่วนที่เป็นสีเขียวจะต้องผ่านการ debinding การสลายตัวด้วยความร้อน หรือการสกัดด้วยตัวทำละลาย เพื่อเอาโพลีเมอร์ออก สิ่งที่เหลืออยู่คือ "ส่วนสีน้ำตาล": ผงโลหะยึดติดกันด้วยการเสียดสีและสารยึดเกาะที่ตกค้าง เปราะบางพอที่จะพังถ้าคุณจัดการผิด

ชิ้นส่วนสีน้ำตาลจะเข้าสู่เตาเผาซินเทอร์ซึ่งใช้อุณหภูมิ 85-95% ของจุดหลอมเหลวของโลหะผสม การแพร่กระจายของโซลิดสเตตจะเกาะติดอนุภาคผงเป็นเวลากว่า 15-20 ชั่วโมง ชิ้นส่วนหดตัว 15-20% ในทุกมิติ เนื่องจากรูพรุนยุบตัวและความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยขนาด 60 มม. จะออกมาจากการเผาผนึกที่ขนาด 48-51 มม.

การหดตัวสามารถคาดเดาได้โดยรวมแต่ไม่ได้สม่ำเสมอกันอย่างสมบูรณ์ แรงโน้มถ่วงส่งผลต่อชิ้นส่วนที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการวางแนวของเตาเผา การกระจายตัวของมวลส่งผลต่ออัตราการหดตัวในท้องถิ่น การเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังทำให้เกิดการหดตัวที่แตกต่างกันซึ่งทำให้ชิ้นส่วนบิดเบี้ยว

เราได้เห็นชิ้นส่วนต่างๆ จากการเผาผนึกอย่างถูกต้องตามขนาด และชิ้นส่วนจากแม่พิมพ์เดียวกันนั้นบิดเบี้ยวเพราะมีคนใส่ถาดเตาหลอมผิด เรื่องแบบนั้นเกิดขึ้นมากกว่าที่ซัพพลายเออร์จะยอมรับ การพัฒนาฟิกซ์เจอร์การเผาผนึก ซึ่งรองรับรูปทรงของชิ้นส่วนในระหว่างรอบเวลาความร้อนที่ยาวนานหลายชั่วโมง- เป็นงานวิศวกรรม ไม่ใช่สินค้าโภคภัณฑ์ ซัพพลายเออร์ที่ไม่มีประสบการณ์เกี่ยวกับชิ้นส่วนที่มีรูปทรงคล้ายกันทางเรขาคณิตจะต้องทำซ้ำการออกแบบอุปกรณ์จับยึดโดยคุณจะเป็นผู้รับผิดชอบค่าใช้จ่ายเอง

ความล้มเหลว

การควบคุมบรรยากาศในเตาเผาผนึกจะกำหนดว่าวัสดุของคุณทำงานได้จริงตามข้อกำหนดหรือไม่ สแตนเลสต้องการบรรยากาศไฮโดรเจนหรือสุญญากาศ บรรยากาศที่ไม่ถูกต้อง หรือการปนเปื้อนในบรรยากาศจากเตาเผาที่สกปรก ส่งผลให้โครเมียมเคลื่อนตัวออกไปจากพื้นผิว ชิ้นส่วนดูดี ขนาดตรวจสอบ. แต่ความต้านทานการกัดกร่อนจะถูกทำลายเนื่องจากโครเมียมที่พื้นผิวหมดลง เราได้ปฏิเสธชิ้นส่วน MIM ที่เข้ามาจากซัพพลายเออร์รายอื่นๆ ที่ผ่านการทดสอบเชิงมิติแต่ล้มเหลวในการทดสอบสเปรย์เกลือภายในเวลาไม่ถึง 100 ชั่วโมง

ชิ้นส่วน MIM คงความพรุนได้ 1-4% ช่องว่างเหล่านี้จะดักจับการปนเปื้อนใดๆ ก็ตามที่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมของคุณ: สารหล่อเย็นในการตัดเฉือน น้ำมันตัดกลึง ความชื้นในบรรยากาศ

เรามีลูกค้ารายหนึ่งเมื่อสองปีก่อนที่ระบุ MIM บนขายึดโครงสร้างเพื่อลดต้นทุน การผลิตดำเนินไปอย่างราบรื่นเป็นเวลาแปดเดือน จากนั้นทีมบริการภาคสนามของพวกเขาก็พยายามเชื่อมฉากยึดระหว่างการซ่อมอุปกรณ์

การเชื่อมล้มเหลว ซ้ำแล้วซ้ำเล่า

การปนเปื้อนที่ติดอยู่ซึ่งระเหยผ่านสระเชื่อมทำให้เกิดความพรุนและการรวมตัวที่ทำลายความสมบูรณ์ของข้อต่อ พวกเขาต้องผ่านการรับรองจากซัพพลายเออร์ CNC รายใหม่สำหรับชิ้นส่วนอะไหล่ "การประหยัดต้นทุน" จาก MIM กลายเป็นต้นทุนการจัดซื้อฉุกเฉิน ความล่าช้าในการให้บริการภาคสนาม และปัญหาความสัมพันธ์กับลูกค้า

หากชิ้นส่วนของคุณอาจต้องเชื่อม เพื่อประกอบ ซ่อมแซม หรือดัดแปลงในภาคสนาม MIM จะถือว่าถูกตัดสิทธิ์

ความเหนื่อยล้าเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่เรามีคำถามเกี่ยวกับ เครื่องจักรผลิตสต็อกแท่งแบบดัดที่ความหนาแน่น 100% พร้อมโครงสร้างเกรนที่สม่ำเสมอ MIM เผาให้มีความหนาแน่น 96-99% โดยมีรูพรุนขนาดเล็กแบบกระจาย ความแข็งแรงคงที่เทียบเท่ากัน เราได้ทดสอบชิ้นส่วน MIM 17-4PH กับข้อกำหนดเฉพาะที่ทำขึ้นมา และชิ้นส่วนเหล่านั้นตรงกับแรงดึง อัตราผลตอบแทน และความแข็ง. 17-4PH H900 ทำงานที่ 1070-1190 MPa UTS, อัตราผลตอบแทน 970-1090 MPa, 35-40 HRC. 316ถึงขั้นต่ำ 520 MPa พร้อมความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม เมื่อมีการควบคุมบรรยากาศการเผาผนึกอย่างเหมาะสม แต่ไมโครรูขุมขนเหล่านั้นทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นความเครียดภายใต้การโหลดแบบวนรอบ สำหรับชิ้นส่วนที่มีรอบ 10^7+ เพลาหมุน ขายึดรับแรงสั่นสะเทือน หรืออะไรก็ตามที่กังวลเรื่องการสั่นพ้อง วัสดุที่ขึ้นรูปแล้วมีประสิทธิภาพเหนือกว่า MIM การกดด้วยไอโซสแตติกแบบร้อนสามารถปิดรูพรุนและฟื้นฟูประสิทธิภาพความเมื่อยล้าได้ แต่จะเพิ่มค่าใช้จ่าย 10-25 ดอลลาร์ต่อชิ้นส่วน

การตกแต่งพื้นผิว: MIM เมื่อ-เผาผนึกได้ Ra 0.8-1.6μm ซึ่งนุ่มนวลกว่า CNC มาตรฐานที่ Ra 3.2μm ความหนาแน่นอยู่ที่ 96-99% หรือ 99%+ โดยมี HIP มาตรฐาน หากคุณต้องการ: MPIF 35-MIM (2025), ASTM B883-19, ISO 22068:2012

ปริมาณ

สูตรแบ่ง-ความเท่าเทียม: ต้นทุนเครื่องมือ MIM หารด้วย-การประหยัดต่อชิ้น แม่พิมพ์มูลค่า 40,000 เหรียญสหรัฐฯ พร้อมส่วนลด 14 เหรียญสหรัฐฯ/ชิ้น คุ้มทุนที่ 2,857 ชิ้น หากเกินปริมาณดังกล่าว ทุกส่วนจะประหยัดเงินได้ 14 ดอลลาร์ ที่ปริมาณปีละ 50,000 นั่นคือ $700,000 ต่อปี

แม่พิมพ์ MIM ประมาณครึ่งหนึ่งที่เราเสนอราคาเท่านั้นที่เคยเข้าสู่การผลิต การเปลี่ยนแปลงการออกแบบหลังจากเริ่มใช้เครื่องมือมีราคา 2,000-15,000 เหรียญสหรัฐฯ ต่อการปรับเปลี่ยน โปรแกรมที่ไล่ตามการลดต้นทุนก่อนที่ความเสถียรของการออกแบบจะต้องจ่ายค่าเครื่องมือสองเท่า

เครื่อง CNC อะไรก็ติดตั้งได้ อลูมิเนียม ไทเทเนียม อินโคเนล ทองเหลือง พลาสติก คอมโพสิต โดยไม่มีข้อจำกัดใดๆ นอกเหนือจากความสามารถในการขึ้นรูป การเลือกวัสดุ MIM ขึ้นอยู่กับสูตรตั้งต้นที่กำหนดไว้ เหล็กกล้าไร้สนิมคิดเป็น 50-57% ของการผลิต MIM ทั่วโลก. 316ลิตรสำหรับความต้านทานการกัดกร่อน 17-4PH สำหรับความแข็งแกร่ง 420 สำหรับการสึกหรอ เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ (4140, 4340, Fe-2Ni) สำหรับการรักษาความร้อนหรือคุณสมบัติทางแม่เหล็ก เหล็กกล้าเครื่องมือ M2 และ H13 สำหรับความต้านทานการสึกหรอ แม้ว่าการควบคุมคาร์บอนในระหว่างการเผาผนึกจำเป็นต้องมีการพัฒนากระบวนการอย่างระมัดระวัง ไทเทเนียม Ti-6Al-4V สำหรับการแพทย์และการบินและอวกาศ เผาผนึกภายใต้สุญญากาศ สิ่งที่ใช้ไม่ได้ผล: อลูมิเนียม โลหะผสมทองแดง โลหะบริสุทธิ์

การใช้วัสดุ: CNC แปลงบิลเล็ต 20-50% ไปเป็นชิ้นส่วน ส่วนที่เหลือจะกลายเป็นเศษ ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนอาจเสีย 70-80% การใช้วัตถุดิบ MIM ดำเนินการ 95-97% ด้วยการรีไซเคิลนักวิ่ง สำหรับไทเทเนียมที่ราคา 60 เหรียญสหรัฐ/กก. ชิ้นส่วนที่กลึงจากเหล็กแท่ง 180 ก. ถึง 40 ก. จะทำให้สิ้นเปลืองวัสดุ 140 ก. และเศษเหล็ก 8.40 เหรียญสหรัฐก่อนที่คุณจะตัดเศษชิ้นเดียว MIM ผลิตชิ้นส่วนนั้นจากวัตถุดิบตั้งต้นประมาณ 42 กรัม

เมื่อมันได้ผล

MIM ชนะเมื่อคุณมีรูปทรงที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้การทำงานของ CNC หลายครั้ง คุณสมบัติภายใน การตัดด้านล่าง ผนังบาง คุณสมบัติที่ต้องการงาน 5 แกนหรือ EDM ชิ้นส่วนที่ต้นทุนการตัดเฉือนอยู่ที่ 25-50 เหรียญสหรัฐฯ/ชิ้น มักจะเสนอราคาต่ำกว่า 5 เหรียญสหรัฐฯ/ชิ้นในหน่วย MIM

โปรแกรมใบพัดเทอร์โบชาร์จเจอร์ของ AFT: ชิ้นส่วน 180+ ล้านชิ้นที่ผลิตสำหรับ BMW, Ford, Tesla, Caterpillar โปรไฟล์ Airfoil ถือ ±0.015 มม. แน่นกว่า MIM มาตรฐานผ่านเครื่องมือที่ได้รับการปรับปรุงและการควบคุมกระบวนการ. 20% การลดต้นทุนเมื่อเทียบกับการหล่อที่แม่นยำในปริมาณยานยนต์ บันทึกไว้ใน pim-international.com โปรแกรมนั้นต้องใช้เวลาหลายปีในการลงทุนด้านการพัฒนา ไม่ใช่สิ่งที่คุณทำซ้ำในไทม์ไลน์หก-เดือน

CNC ชนะใจในชิ้นส่วนอะลูมิเนียมและทองแดง คุณลักษณะความทนทาน-ที่แน่นหนาต่ำกว่า ±0.1% การใช้งานที่ต้องการความสามารถในการเชื่อม โปรแกรมที่ต้องการการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุอย่างเต็มรูปแบบ (การบินและอวกาศ นิวเคลียร์) ชิ้นส่วนที่มีปริมาตรต่ำกว่า 5,000 ปีต่อปี และรูปทรงที่ตัดเฉือนอย่างมีประสิทธิภาพ ชิ้นส่วนกลึงธรรมดาบนเครื่องกลึง CNC อาจไม่เหมาะกับการใช้เครื่องมือ MIM โดยไม่คำนึงถึงปริมาตร

ไฮบริดจะทำงานเมื่อคุณต้องการเศรษฐศาสตร์ MIM บนรูปทรงที่ซับซ้อน แต่มีคุณสมบัติที่ต้องการความแม่นยำของ CNC MIM ร่างกาย กลึงรูวิกฤต