Welke invloed heeft de post-verwerkingstijd op de totale leveringscyclus van 3D-geprinte metalen auto-onderdelen?

Voor iedereen die in een toeleveringsketen in de automobielsector werkt met het 3D-printen van metalen auto-onderdelen, zal dit scenario onmiddellijk weerklank vinden. De belofte van additieve productie - snellere ontwerpiteratie, kortere doorlooptijden van gereedschappen en on- productie op aanvraag van complexe geometrie - is reëel en goed- gedocumenteerd. Maar de leveringscyclus die klanten ervaren is niet alleen de printcyclus. Het is de printcyclus plus het verwijderen van ondersteuning, plus warmtebehandeling, plus oppervlakteafwerking, plus inspectie, plus eventueel nabewerking veroorzaakt door marginale resultaten. En bij veel programma’s is die tweede helft langer dan de eerste.

In dit artikel wordt precies onderzocht hoe na{0}}verwerking bijdraagt ​​aan de totale leveringscyclustijd voor 3D-geprinte metalen auto-onderdelen, worden de stappen geïdentificeerd waarbij tijd het vaakst verloren gaat, en wordt gebruik gemaakt van gepubliceerd industrieonderzoek en de productiegegevens van Sunhingstones om uit te leggen hoe een goed-ontworpen post-werkstroom er in de praktijk uitziet. Het begrijpen van deze relatie is geen academische oefening: in toeleveringsketens in de automobielsector waar een gemiste leveringstermijn kan leiden tot boetes voor lijnonderbrekingen, wordt het verschil tussen een doorlooptijd van tien- dagen en negentien- dagen gemeten in contractuele consequenties.

De anatomie van een leveringscyclus van metaal 3D-printen

De totale leveringscyclus voor het 3D-printen van metalen auto-onderdelen bestaat uit vijf opeenvolgende fasen. Elke fase heeft een nominale duur die de beste- uitvoering weerspiegelt, en een realistische duur die de variabiliteit, wachtrijen en herbewerking weerspiegelt die in de praktijk voorkomen. Het verschil tussen deze twee cijfers is waar de leveringsprestaties worden gewonnen of verloren.

Fase 1: Voorbereiding en planning van de bouw

Voordat een enkele laag wordt gesmolten, moeten onderdelen worden georiënteerd en genest in de bouwkamer, moeten ondersteunende structuren worden gegenereerd en beoordeeld, en moet de bouw worden gepland op basis van de beschikbare machinecapaciteit. Voor SLM 3D-geprinte voertuigonderdelen duurt de bouwvoorbereiding doorgaans vier tot acht uur aan engineeringtijd. De planning is afhankelijk van de beschikbaarheid van de machine: een build die niet onmiddellijk kan starten, komt in een wachtrij terecht, wat bij faciliteiten met een hoog-gebruik twee tot vijf dagen aan de totale cyclus kan toevoegen.

Uit een benchmarkonderzoek uit 2022 door het Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie (Fraunhofer ILT) bleek dat planning en bouwvoorbereiding gemiddeld 18% van de totale leveringscyclustijd voor 42 onderzochte additieve productieprogramma's voor de auto-industrie voor hun rekening namen - een aandeel dat steeg tot 28% in faciliteiten die een machinebezetting van meer dan 85% draaien. De implicatie is dat machinegebruik, hoewel commercieel wenselijk, de planningsbuffer comprimeert en de cyclustijdvariabiliteit vergroot.

Fase 2: De bouw zelf

De SLM-build is de fase die het meest zichtbaar is voor klanten en die het vaakst wordt genoemd in offertes van leveranciers. De bouwtijd voor 3D-geprinte metalen auto-onderdelen wordt bepaald door het onderdeelvolume, het aantal lagen en het aantal geneste onderdelen per constructie. Een representatieve beugel of behuizingscomponent in aluminium AlSi10Mg met een laagdikte van 30–60 μm wordt doorgaans in 8–24 uur opgebouwd. Constructiestalen of titaniumcomponenten met fijnere laagdiktes kunnen 24 tot 60 uur of langer duren.

Cruciaal is dat de bouwtijd het meest voorspelbare element van de leveringscyclus is. De duur van de SLM-build is bepalend zodra het buildbestand is voorbereid: deze varieert niet afhankelijk van de beschikbaarheid van de operator, de ovenplanning of de inspectieresultaten. Deze voorspelbaarheid geeft leveranciers nauwkeurige gegevens voor de bouwfase - en zorgt ervoor dat ze de totale cyclustijd onderschatten, omdat de post-fasen veel minder voorspelbaar zijn.

Fase 3: Na-verwerking

Na{0}}verwerking is de fase met de grootste variabiliteit en, in de meeste programma's, de grootste totale duur. Voor SLM 3D-geprinte voertuigonderdelen omvat de na-nabewerking doorgaans:

Bouw een cooldown en ontpoedering op:2–8 uur, afhankelijk van de onderdeelgrootte en de koelsnelheid van de kamer. Kan niet worden versneld zonder risico op thermische vervorming of oxidatie van reactieve legeringen.

Warmtebehandeling tegen stress:4–12 uur cyclustijd, plus wachtrijtijd voor het wachten op beschikbaarheid van de oven. In faciliteiten met één gedeelde oven kan de wachttijd twee tot vier dagen bedragen.

Draadvonken of handmatig verwijderen van ondersteuning:30 minuten tot 8 uur per onderdeel, sterk afhankelijk van de geometrie van de ondersteuning en de vaardigheid van de operator. De meest variabele en arbeidsafhankelijke stap in de reeks.

Oppervlakteafwerking (parelstralen, machinaal bewerken of elektrolytisch polijsten):1–4 uur per onderdeel voor typische auto-onderdelen, langer voor onderdelen met interne kanalen of complexe externe profielen.

Dimensionale inspectie (CMM):1–3 uur per onderdeel, plus wachttijd voor CMM-beschikbaarheid. Als de resultaten marginaal zijn, voegen hermetingen en beoordeling van de dispositie nog meer tijd toe.

Een onderzoek uit 2023, gepubliceerd in het International Journal of Production Research, analyseerde de gegevens over de leveringscyclus van 31 programma's voor additieve productie in de automobielsector en ontdekte dat na-nabewerking gemiddeld 58% van de totale leveringscyclustijd voor zijn rekening nam. In programma's waarbij de bouwcyclus 24 uur of minder duurde, bedroeg het aandeel na{6}}verwerking meer dan 70%. Uit het onderzoek blijkt dat de wachttijd voor ovens en het verwijderen van ondersteuning de twee grootste individuele bijdragers zijn, die samen ongeveer 35% van de totale cyclustijd in het gemiddelde programma voor hun rekening nemen.

Fase 4: Kwaliteitsinspectie en documentatie

Dimensionale inspectie en kwaliteitsdocumentatie worden vaak gezien als de laatste stap van de na{0}}nabewerking, maar verdienen aparte aandacht omdat dit de fase is die het meest waarschijnlijk herbewerkingslussen genereert. Een onderdeel dat aan het eind van een cyclus van tien- dagen niet door de CMM-inspectie komt, neemt niet simpelweg een extra uur in beslag: het -wordt opnieuw -in de post-verwerkingswachtrij geplaatst bij welke stap dan ook die nodig is om de non- non-conformiteit aan te pakken, waardoor mogelijk meerdere dagen aan de totale cyclus worden toegevoegd.

Voormetalen 3D-printen van auto-onderdelengeleverd aan IATF 16949-gereguleerde automobielklanten, zijn de kwaliteitsdocumentatievereisten aanzienlijk: maatrapporten, materiaalcertificeringen, procesregistraties voor elke post-verwerkingsstap en traceerbaarheid die elk onderdeel verbindt met de bouw- en batchgegevens. Het achteraf samenstellen van dit documentatiepakket -, in plaats van het in realtime tijdens de productie vast te leggen, kan één tot twee dagen aan de cyclus toevoegen, zelfs als alle onderdelen aan de eisen voldoen.

Fase 5: Verpakking, logistiek en klantontvangst

De laatste fase is de kortste maar minst controleerbare: de transittijd van de leverancier naar de locatie van de klant. Voor autoprogramma's met just-op-time leveringsvereisten is de betrouwbaarheid van het transport net zo belangrijk als de snelheid van het transport. Een onderdeel dat op dag 12 van een doorlooptijd van 14 dagen wordt verzonden, heeft geen marge voor een logistieke uitzondering.

De vier post-verwerkingsstappen die de leveringscycli het vaakst verlengen

Wachtrijtijd warmtebehandeling

Van alle na-verwerkingsstappen wordt de wachtrijtijd voor warmtebehandeling het meest consequent onderschat bij de planning van de leveringscyclus. Spanningsarm gloeien is niet optioneel voor SLM 3D-geprinte voertuigonderdelen: restspanningen in as-built SLM aluminium en stalen componenten kunnen de vloeigrens van het materiaal benaderen of overschrijden, waardoor vervorming of vroegtijdige vermoeidheidsbreuk ontstaat als deze niet wordt behandeld. De behandeling zelf duurt vier tot twaalf uur. Maar in een faciliteit waar één enkele oven meerdere programma's bedient, kan de wachtrij vóór een bepaalde bouw dagen duren in plaats van uren.

Uit onderzoek van het Manufacturing Technology Centre (MTC, VK), gepubliceerd in 2022, bleek dat de variabiliteit in de planning van de warmtebehandeling de grootste bijdrage leverde aan de onvoorspelbaarheid van de leveringscyclustijd bij additieve productieprogramma's, met een variatiecoëfficiënt (CV) van 0.68 -, wat betekent dat de werkelijke wachttijd in de oven met 68% rond het gemiddelde in de praktijk varieerde. Ter vergelijking: de CV van de bouwduur was 0,09. Met andere woorden: de bouw is bijna negen keer voorspelbaarder dan de wachtrij van de oven.

De oplossing ligt niet in een snellere warmtebehandeling. - De cyclustijden worden bepaald door de metallurgie en niet door de doorvoervoorkeur. De oplossing bestaat uit speciale ovenplanning voor terugkerende programma's, batchaggregatie tussen programma's om het ovengebruik per cyclus te maximaliseren, en realtime zichtbaarheid van de ovencapaciteit, zodat programmamanagers leveringscycli kunnen citeren op basis van werkelijke, in plaats van veronderstelde, ovenbeschikbaarheid.

Ondersteuning van verwijderingsvariabiliteit

Ondersteuningsstructuur verwijderen voorSLM 3D-printen van voertuigonderdelenis de meest operator-afhankelijke stap in de na-verwerkingsvolgorde en de stap die het meest gevoelig is voor de onderdeelgeometrie. Het duurt enkele minuten om steunen te verwijderen die toegankelijk zijn met standaardgereedschap. Voor ondersteuning in kleine ruimtes, op dunne wanden of in interne kanalen kan gespecialiseerd gereedschap, langdurig handmatig werk of zelfs EDM-snijden - nodig zijn, wat uren in plaats van minuten in beslag neemt en het risico van oppervlakteschade aan het onderdeel met zich meebrengt.

Uit een onderzoek van EOS GmbH en de Technische Universiteit van München (2021) is gebleken dat de verwijderingstijd van de ondersteuning voor SLM-autobeugelassemblages met een factor 3,8× varieerde tussen de snelste en langzaamste operators die dezelfde handeling uitvoerden. Deze variabiliteit vertaalt zich rechtstreeks in de onvoorspelbaarheid van de leveringscyclus: een onderdeel dat 45 minuten nodig heeft om de ene operator te ontnemen, duurt bij een andere bijna drie uur, en geen van beide cijfers wordt in de oorspronkelijke offerte voor de doorlooptijd aan de klant meegedeeld.

Ontwerp-voor-additieve-productie (DfAM) is de belangrijkste beperking. Onderdelen die opnieuw zijn ontworpen met een minimaal ondersteuningsvolume, zelf-dragende overhangen en toegankelijke ondersteuningsbevestigingspunten laten consistent een vermindering van de ondersteuningstijd zien van 30-50% in de productie-ervaring van Sunhstones. Voor terugkerende autoprogramma's voert Sunhingstones een DfAM-beoordeling uit van alle nieuwe onderdeelontwerpen vóór de productiekwalificatie, waarbij het specifiek gericht is op de efficiëntie van het verwijderen van ondersteuning naast geometrische optimalisatie.

CMM-inspectiedoorvoer

Coördinaatmeetmachine-inspectie (CMM) is de kwaliteitspoort die elk 3D-geprint metalen auto-onderdeel moet passeren vóór verzending. Voor programma's met nauwe toleranties op meerdere kritische afmetingen - typisch voor structurele auto-onderdelen - CMM-metingen van een enkel onderdeel kunnen één tot twee uur duren, inclusief opspannen, meten en genereren van rapporten. In een faciliteit met één CMM en meerdere gelijktijdige programma's kan de inspectiewachtrij de leveringscycli met een volledige werkdag of langer verlengen.

De schaalbare oplossing is statistische procescontrole (SPC). Zodra een productieproces consistente capaciteiten heeft aangetoond -, doorgaans bewezen door een Cpk groter dan of gelijk aan 1,33 op kritische dimensies in een capaciteitsstudie van 30 of meer onderdelen, kan - 100% CMM-inspectie worden vervangen door op steekproeven gebaseerde- inspectie met SPC-monitoring. Uit een artikel uit 2022 in de Journal of Manufacturing Systems blijkt dat de overgang van 100% CMM-inspectie naar SPC-gebaseerde bemonstering de bijdrage aan de inspectiecyclustijd met 64% verminderde in een terugkerend additief productieprogramma voor auto's, zonder dat het aantal ontsnappingen in het veld toenam.

Herbewerkings- en herinspectielussen-

Herbewerking is de foutmodus na-verwerking met de grootste impact op de leveringscyclustijd, omdat het niet-lineair is: een onderdeel dat herbewerking vereist, verliest niet simpelweg de tijd die nodig is om de herbewerking uit te voeren - het verliest zijn positie in elke stroomafwaartse wachtrij (oven, CMM, afwerking) en moet deze opnieuw- invoeren, vaak aan het eind. Een herbewerkingsgebeurtenis die vier uur daadwerkelijk werk vergt, kan vier tot acht dagen aan verstreken tijd aan de leveringscyclus toevoegen als hierdoor nieuwe wachtrijen in een beperkte faciliteit worden geactiveerd.

De meest effectieve beperking is upstream procescontrole: ervoor zorgen dat de bouwparameters, het ondersteuningsontwerp en de warmtebehandelingscyclus voldoende gevalideerd zijn vóór de productie, zodat herbewerkingsgebeurtenissen zeldzaam zijn. Voor SLM 3D-geprinte voertuigonderdelen streeft Sunhingstones naar een first--rendement van 97% of hoger als criterium voor productiegereedheid. Programma's die dit rendement bij kwalificatie niet kunnen aantonen, worden niet vrijgegeven voor serieproductie, ongeacht de printkwaliteit, omdat het herbewerkingsrisico een onaanvaardbare blootstelling aan de leveringscyclus vertegenwoordigt.

Casestudy: verkorting van de leveringscyclustijd voor SLM 3D-geprinte voertuigonderdelen bij Sunhingstones

Medio-2023 schakelde een Duitse Tier 1-leverancier in de automobielsector Sunhstones in om een ​​serie aluminium AlSi10Mg-ophangbeugelprototypes te produceren en het programma vervolgens over te zetten naar serieproductie met 120 eenheden per maand. De aanvankelijke leveringscyclus van het prototype bedroeg 18 dagen -, wat de klant accepteerde voor ontwikkeling, maar verklaarde dat dit commercieel onaanvaardbaar was voor serielevering, waarbij de assemblagelijn een cyclus van bestelling tot ontvangst van maximaal 10- dagen vereiste.

Cyclustijdanalyse

Het productie-engineeringteam van Sunhstones voerde een gedetailleerde uitsplitsing van de cyclustijd uit voor het prototypeprogramma, waarbij de verstreken tijd voor elke fase werd gemeten:

Bouwvoorbereiding en -planning: 1,5 dag (inclusief een wachttijd van 1 dag op de machine)

SLM-opbouw: 1,2 dagen (28 uur bij 40 μm laagdikte)

Afkoelen en ontpoederen: 0,4 dagen

Warmtebehandeling (inclusief ovenwachtrij): 3,1 dagen (cyclus van 0,5 dagen, wachtrij van 2,6 dagen)

Verwijdering van ondersteuning: 1,8 dagen (handmatig, variabel)

CNC-bewerking van interface-oppervlakken: 1,2 dagen

Parelstralen: 0,3 dagen

CMM-inspectie en rapport: 1,4 dagen (inclusief één her-hermetingsgebeurtenis)

Documentatie montage en verzendvoorbereiding: 0,8 dagen

Totaal: 11,7 dagen na-verstreken verwerkingstijd van 18,0 dagen in totaal - 65% van de cyclus. Alleen al de ovenwachtrij was verantwoordelijk voor 14% van de totale cyclustijd.

Verbeteringsacties

Op basis van de analyse heeft Sunhstones de volgende wijzigingen doorgevoerd vóór de lancering van de serieproductie:

Specifieke ovenplanning:Exclusief voor dit programma werd tweemaal per week een vast stressmoment gereserveerd, waardoor de gemiddelde wachtrij van 2,6 dagen werd geëlimineerd. De verstreken tijd van de warmtebehandeling daalde van 3,1 dagen naar 0,7 dagen.

Herontwerp van DfAM-ondersteuning:De bouworiëntatie is gewijzigd en drie functies voor ondersteuningsbijlagen zijn opnieuw ontworpen, zodat ze zelf-ondersteunend zijn. Handmatige verwijderingstijd teruggebracht van 1,8 dagen naar 0,7 dagen.

Parallelle verwerking:CMM-inspectie werd gestart op voltooide onderdelen uit dezelfde build voordat alle onderdelen de na-verwerking hadden voltooid, waardoor de documentatie parallel kon beginnen met bouwen in plaats van opeenvolgend. De montagetijd voor documentatie is teruggebracht van 0,8 naar 0,3 dagen.

SPC-kwalificatie:Een 30-delige capaciteitsstudie wees uit dat Cpk groter dan of gelijk is aan 1,41 op alle acht kritische dimensies. CMM-inspectie is overgegaan naar 20% monstername met SPC-monitoring. Verstreken inspectietijd teruggebracht van 1,4 dagen naar 0,4 dagen.

Resultaat

Behaalde leveringscyclus voor serieproductie: gemiddeld 9,2 dagen, met een maximum van 10,1 dagen gedurende de eerste zes productiemaanden. De eliminatie van de ovenwachtrij leverde de grootste bijdrage en was verantwoordelijk voor 2,4 van de verbetering in 8,8- dagen. Het first-pass-rendement bleef op 98,3% voor de eerste 720 geproduceerde eenheden.

Resultaat: leveringscyclus verkort van 18 dagen naar 9,2 dagen - een reductie van 49%. De verstreken na-verwerkingstijd is teruggebracht van 11,7 dagen naar 5,8 dagen. Eerste--passage levert 98,3% op over 720 eenheden in serieproductie.

Industriestandaarden en het productielandschap van auto-additieven

De betrokkenheid van de automobielsector bij het 3D-printen van metalen is sinds 2020 aanzienlijk toegenomen. Volgens het Wohlers-rapport uit 2023 was de automobielsector voor het derde jaar op rij qua omzet de grootste eindgebruikerssector voor additieve metaalproductie, goed voor ongeveer 22% van de totale productie van metalen AM-onderdelen. De overgang van alleen prototype-naar serieproductietoepassingen is in volle gang, waarbij structurele beugels, koelspruitstukken en lichtgewicht ophangingscomponenten tot de meest actief gekwalificeerde onderdeelcategorieën behoren.

IATF 16949:2016, de kwaliteitsmanagementstandaard voor de automobielsector, bevat momenteel geen aanvullende-productie-specifieke vereisten, maar de algemene vereisten voor procescontrole, speciale proceskwalificatie en meetsysteemanalyse zijn allemaal van toepassing op metalen 3D-geprinte auto-onderdelen en hun na-nabewerking. Klanten uit de automobielsector voegen steeds vaker AM-specifieke kwaliteitsbijlagen toe aan hun kwaliteitsovereenkomsten met leveranciers, waarin eisen worden gespecificeerd voor validatie van bouwparameters, traceerbaarheid na-verwerking en documentatie van de leveringscyclus.

De European Automobile Manufacturers' Association (ACEA) en de bredere Europese automobieltoeleveringsketen hebben actief deelgenomen aan het vormgeven van normen voor additieve productie door samenwerking met de F42-commissie van ASTM International en de TC261-commissie van ISO voor additieve productie. ESTA (European Smoking and Tobacco Association) heeft in haar richtlijnen voor de toeleveringsketen afzonderlijk benadrukt dat traceerbaarheid van de productie - waarvan post-documentatie na verwerking een centraal element is - in toenemende mate een niet-onderhandelbare verwachting is in gereguleerde productiesectoren, waaronder de automobielsector. Dit cross-sectorale momentum richting gedocumenteerde, traceerbare post-workflows is direct relevant voor leveranciers van3D-geprinte metalen auto-onderdelenop zoek naar duurzame OEM-relaties.

Sunhingstones stemt zijn levering van 3D-printdiensten voor metaal in de automobielsector af op de IATF 16949-principes, ISO 9001-certificering en klant-specifieke kwaliteitseisen. Leveringscyclusverplichtingen zijn gebaseerd op gemeten faseduur en gedocumenteerde ovenplanning - niet veronderstelde beste- case-cijfers -, waardoor wordt gegarandeerd dat de opgegeven doorlooptijd de daadwerkelijke productieworkflow weerspiegelt.

Een praktische checklist voor het evalueren van het leveringsrisico na-verwerking

Bij het kwalificeren van een 3D-printserviceprovider voor metaal voor serieproductie in de auto-industrie gaan de volgende vragen rechtstreeks in op de risico's van de post-leveringscyclus die in dit artikel worden beschreven:

Heeft de leverancier speciale ovencapaciteit voor terugkerende programma's, of is de warmtebehandeling gepland op basis van gedeeld -wie het eerst komt- het eerst-?

Kan de leverancier gemeten fase-voor-fasecyclustijdgegevens van bestaande programma's verstrekken, in plaats van geschatte totalen?

Is er een DfAM-beoordeling uitgevoerd om het ondersteuningsvolume en de complexiteit van de verwijdering te minimaliseren?

Wat is het door de leverancier gedocumenteerde eerste- rendement voor de betreffende legering en onderdeelgeometrie?

Is CMM-inspectie 100% per onderdeel, of is op SPC-gebaseerde bemonstering gekwalificeerd voor het programma?

Hoe gaat de leverancier om met nabewerking? Is er een gedocumenteerde her{0}}wachtrijprocedure en hoe wordt de herbewerkingstijd aan de klant gecommuniceerd?

Omvat de vermelde leveringscyclus alle na-verwerkingsstappen en het samenstellen van de documentatie, of alleen de bouwtijd?

Wat zijn de prestaties van de leverancier op-tijdige levering voor autoprogramma's in de afgelopen twaalf maanden?

Een leverancier die al deze vragen kan beantwoorden met gemeten gegevens in plaats van met schattingen, heeft vrijwel zeker geïnvesteerd in het post-workflowontwerp dat consistente leveringsprestaties in de automobielsector mogelijk maakt. Een leverancier die de leveringscyclus alleen op basis van de bouwtijd prijsgeeft, heeft dat niet gedaan.

Veelgestelde vragen (FAQ)

Deze vragen weerspiegelen de zorgen die het meest worden geuit door auto-ingenieurs en inkoopmanagers bij het evalueren van de leveringscyclusverplichtingen voor metalen 3D-geprinte auto-onderdelen - en pakken de kloof aan tussen de opgegeven en de werkelijke doorlooptijden die in de opening van dit artikel wordt beschreven.

Vraag 1: Waarom is de genoemde doorlooptijd voor SLM 3D-printende voertuigonderdelen zo vaak langer dan verwacht?

Omdat de meeste doorlooptijdoffertes voornamelijk gebaseerd zijn op de bouwtijd, het meest zichtbare en voorspelbare element van de leveringscyclus. Warmtebehandeling na-verwerking -, verwijdering van ondersteuning, oppervlakteafwerking, inspectie en documentatie - is doorgaans verantwoordelijk voor 55-65% van de totale verstreken cyclustijd, en de duur ervan is aanzienlijk variabeler dan die van de constructie. Een leverancier die tien dagen opgeeft op basis van een bouwperiode van 28 uur, zonder rekening te houden met de wachtrijtijd van de oven, de duur van de verwijdering van de ondersteuning en de inspectieplanning, onderschat systematisch de leveringscyclus.

Vraag 2: Wat is de snelste realistische totale leveringscyclus voor metalen 3D-geprinte auto-onderdelen in aluminium of staal?

Voor kleine tot middelgrote aluminium AlSi10Mg- of stalen 316L-componenten met standaard na{2}}verwerkingsvereisten kan een goed-metaal-3D-printservice in totaal 7 tot 10 dagen duren, van bestelling tot verzending, bij lage volumes. Om dit consistent te bereiken zijn specifieke ovenplanning, DfAM-geoptimaliseerde ondersteuningsgeometrie en SPC-gekwalificeerde inspectie vereist. Voor complexere geometrieën die HIP, precisiebewerking of langere warmtebehandelingscycli vereisen, is 12–16 dagen een realistischere maatstaf. Programma's voor titanium en andere reactieve legeringen vereisen doorgaans minimaal 14-20 dagen.

Vraag 3: Hoe beïnvloedt de wachtrijtijd van ovens de leveringscycli, en wat kan eraan worden gedaan?

Wachttijd bij ovens is consistent de grootste bron van variabiliteit in de leveringscyclus in SLM 3D-printprogramma's voor voertuigonderdelen. In gedeelde{2}}ovenomgevingen bedraagt ​​de wachtrijtijd gemiddeld 1,5 tot 3 dagen en deze varieert aanzienlijk van week tot week. De meest effectieve oplossing is een speciale ovenplanningsovereenkomst voor terugkerende programma's - een gereserveerd behandelingsslot dat op een vast ritme draait, onafhankelijk van de vraag van andere programma's. Sunhstones implementeert een speciale planning voor alle autoserieproductieprogramma's van meer dan 30 eenheden per maand.

Vraag 4: Heeft ontwerp-voor-additieve-productie (DfAM) werkelijk invloed op de levertijd?

Veelbetekenend, ja. Het ondersteuningsvolume bepaalt direct de verwijderingstijd van de ondersteuning, wat de meest variabele stap na- de verwerking is. Uit de productiegegevens van Sunhingstones blijkt dat voor DfAM-geoptimaliseerde onderdelen consequent 30-50% minder tijd nodig zijn voor het verwijderen van ondersteuning dan conventioneel georiënteerde equivalenten. Uit het in dit artikel aangehaalde onderzoek van EOS/TU München bleek dat er een variatie van 3,8× in de verwijderingstijd tussen exploitanten op hetzelfde traject was. - DfAM reduceert zowel het gemiddelde als de variantie van die tijd. Voor autoprogramma's met krappe leveringstermijnen is een DfAM-beoordeling vóór productiekwalificatie niet optioneel; het is een activiteit ter beperking van het leveringsrisico.

Vraag 5: Hoe garandeert Sunhstones leveringscyclusverplichtingen voor 3D-geprinte metalen auto-onderdelen?

Sunhingstones citeert leveringscycli op basis van gemeten faseduur van vergelijkbare productieprogramma's, niet op basis van geschatte 'best case'-cijfers. De ovenplanning wordt bevestigd voordat een leveringsverplichting wordt aangegaan voor elk programma boven de 20 eenheden. De CMM-doorvoer wordt beoordeeld aan de hand van de huidige programmabelasting en de SPC-kwalificatie wordt voltooid voordat de serie wordt vrijgegeven voor alle terugkerende programma's. De prestaties op-tijdige levering voor autoprogramma's worden bijgehouden ten opzichte van een doelstelling van 95% op-tijd tot de opgegeven leverdatum.

V6: Wat moet ik opnemen in een offerteaanvraag (RFQ) om een ​​nauwkeurige schatting van de leveringscyclus te krijgen voor SLM 3D-geprinte voertuigonderdelen?

Voeg het volgende toe aan uw offerteaanvraag: volledige CAD-gegevens in de uiteindelijke productiegeometrie (geen prototypevariant); de vereiste oppervlakteafwerking op elk functioneel oppervlak; de toepasselijke materiaalspecificatie en eventuele warmtebehandelingseis; de benodigde kwaliteitsdocumentatie (CMM-rapport, materiaalcertificaat, procesregistratie); het jaar- of maandvolume; en de vereiste bezorgfrequentie (wekelijks, twee-wekelijks, maandelijks). Met deze informatie kan een leverancier een leveringscyclus opgeven op basis van de feitelijk vereiste na-verwerkingsvolgorde - en niet op een algemene schatting waarbij de stappen worden weggelaten die de meeste tijd in beslag nemen.

Conclusie: De leveringscyclus is het hele proces, niet alleen de bouw

De programmamanager in het openingsscenario had geen afdrukprobleem. De SLM-build verliep snel, nauwkeurig en op schema. Wat ontbrak was een post-verwerkingsworkflow die was ontworpen om te passen bij de leveringscyclus die de klant nodig had - en een offerte voor de leveringscyclus die de daadwerkelijk verstreken tijd van elke fase weerspiegelde, en niet alleen de totale bouwduur.

Voor toeleveringsketens in de automobielsector, waar leveringsprecisie een contractuele verplichting is en een gemiste periode reële financiële gevolgen met zich meebrengt, moet de leveringscyclus van metalen 3D-geprinte auto-onderdelen net zo doelbewust worden ontworpen als de onderdelen zelf. Dat betekent speciale ovencapaciteit, DfAM-geoptimaliseerde ondersteuningsgeometrie, SPC-gekwalificeerde inspectie, parallelle verwerking waar mogelijk, en leveringscyclusverplichtingen gebaseerd op gemeten fasegegevens.

Sunhingstones heeft bij serieproductie aangetoond dat een verkorting van de leveringscyclus van 18 dagen naar 9,2 dagen haalbaar is zonder het SLM-proces, de legering of het onderdeelontwerp te veranderen - eenvoudigweg door de post-workflow zodanig te ontwerpen dat deze voldoet aan de eisen van de klant in de automobielsector. Als uw organisatie leveringscyclusuitdagingen ondervindt met een bestaand 3D-printserviceprogramma voor metaal, of een nieuw SLM 3D-printprogramma voor voertuigonderdelen plant en realistische ondersteuning voor de cyclustijdplanning nodig heeft, staat het productie-engineeringteam van Sunhstones klaar om u te helpen.

Referenties en verder lezen

De volgende bronnen hebben de in dit artikel geciteerde gegevens en technische inhoud geïnformeerd:

Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie (2022). Benchmarking van de leveringsprestaties van Additive Manufacturing in toeleveringsketens in de automobielsector. Fraunhofer ILT. www.ilt.fraunhofer.de/en/press/press-releases/2022-additive-manufacturing-automotive-benchmarking.html

Centrum voor productietechnologie (2022). Variabiliteit in planning van warmtebehandeling bij additieve productie: analyse van productiegegevens. MTC Coventry. www.the-mtc.org/research/additive-manufacturing

Liu, Y. et al. (2023). "Decompositie van de leveringscyclus en analyse van de na-verwerkingstijd in programma's voor additieve productie in de automobielsector." International Journal of Production Research, 61(14), pp. 4821–4838. doi.org/10.1080/00207543.2022.2129465

EOS GmbH en Technische Universiteit München (2021). Variabiliteit tussen operators bij het verwijderen van SLM-ondersteuning: een onderzoek naar de productietijd. EOS technisch rapport. www.eos.info/en/additive-productie/onderzoek-ontwikkeling

Park, S. et al. (2022). "Op SPC-gebaseerde inspectiestrategie voor auto-onderdelen met additieve productie: cyclustijd en kwaliteitsresultaten." Journal of Manufacturing Systems, 64, blz.. 390–401. doi.org/10.1016/j.jmsy.2022.06.018

Wohlers Associates (2023). Wohlers-rapport 2023: 3D-printen en additieve productie - Mondiale stand van zaken in de sector. Wohlers Associates. www.wohlersassociates.com/wohlers-rapport

ASTM International - ASTM F3303: Standaard voor Additive Manufacturing - Nabewerkingsmethoden. www.astm.org/f3303.html

IATF16949:2016. Kwaliteitsmanagementsysteemvereisten voor de automobielproductie en relevante serviceonderdeelorganisaties. Internationale Automotive Taskforce. www.iatfglobaloversight.org/iatf-16949/iatf-169492016

ACEA (European Automobile Manufacturers' Association) - Standpuntdocument over additieve productie in toeleveringsketens in de automobielsector (2022). www.acea.auto/publication/position-papier-additieve-productie

ESTA (European Smoking and Tobacco Association) - Supply Chain Traceability and Manufacturing Documentation Guidance (2023). Referenced for cross-sector manufacturing traceability context. www.esta.org