TL;DR

Automobiļu prototipiem izvēle starp liešanu formas veidā un CNC apstrādi ir kompromiss starp ātrumu un precizitāti pret skalējamību un izmaksām. CNC apstrāde ir labākā izvēle agrīna posma, zema sērijas tilpuma prototipiem, kuriem nepieciešama augsta precizitāte, ciešas pieļaujamās novirzes un ātra izgatavošana. Savukārt liešana formas veidā kļūst par ekonomiskāku izvēli vēlāka posma, liela sērijas tilpuma prototipiem vai gandrīz ražošanas serijām, kur ievērojamās priekšapmaksas par instrumentu var attiecināt uz tūkstošiem daļu.

Procesu izpratne: kas ir liešana formas veidā un CNC apstrāde?

Pirms salīdzina liešanu formas veidā ar CNC apstrādi, ir būtiski saprast to pamatprincipus. Šie divi paņēmieni atspoguļo pretējus pieejas variantus ražošanā: viens ir formējošs, radot formu no šķidras izejvielas, savukārt otrs ir materiāla noņemšanas metode, veidojot formu, no cietas bluķa izgriežot materiālu. Šis pamata atšķirības ietekmē visu — sākot no izmaksām un ātruma līdz materiāla īpašībām un dizaina sarežģītībai.

Litēšana ir formēšanas process, kurā kausēts ne dzelzs saturošs metāls, piemēram, aluminija vai cinks, tiek ievadīts atkārtoti izmantojamā tērauda veidnē — ko sauc par matrici — zem augsta spiediena. Metāls atdziest un sacietē, iegūstot veidnes dobuma formu. Tas ir efektīvs paņēmiens sarežģītu ģeometrisko detaļu ražošanai ar elementiem, piemēram, plānām sienām un iekšējiem dobumiem. Pēc izmešanas no matricas, detaļām var būt nepieciešmas papildu operācijas, lai noņemtu pārākumu materiālu, ko sauc par uzplūdiem, un sasniegtu galīgās specifikācijas. Šis process ir ļoti atkārtojams, tādēļ tas ir ideāls masveida komponentu ražošanai, piemēram, dzinēju blokiem un pārnesumu korpusem.

Otrādi, CNC (datorizēta skaitliskā vadība) apstrāde ir subtraktīvs process. Tas sākas ar cieta bloka materiāla (blumba) izmantošanu un datora programmirotiem rotējošiem griezējinstrumentiem noņem materiālu, līdz tiek sasniegta gala daļas ģeometrija. Digitāls CAD fails nosaka mašīnas kustības, nodrošinot ļoti augstu precizitāti un atkārtojamību. Tā kā tas izgriež materiālu, CNC apstrāde var ražot detaļas ar asiem stūriem, plakanām virsmām un ārkārtīgi stingrām tolerancēm, kuras ir grūti sasniegt ar liešanu. Tāpēc tas ir iecienīts paņēmiens augstas veiktspējas pielietojumiem — no aviācijas komponentiem līdz ķirurģiskajai aprīkojumam.

Būtībā galvenā atšķirība slēpjas tajā, kā tiek izveidota gala detaļa:

• Die casting: Izveido detaļu, iepildot šķidru metālu iepriekš izgatavotā formā. Tas ir gandrīz galīgā izmēra process, minimizējot materiāla atkritumus.
• CNC apstrāde: Izveido detaļu, no lielāka bloka izgriežot materiālu. Šis process piedāvā lielāku dizaina elastību prototipiem, taču rada vairāk atlūzu.

Salīdzinājums: 8 kritiski lēmumu faktori

Pareizas ražošanas metodes izvēle automašīnu prototipiem prasa rūpīgu novērtējumu vairākiem kritiskiem faktoriem. Lai gan gan matricu liešana, gan CNC apstrāde var ražot augstas kvalitātes metāla detaļas, to stiprās un vājās puses padara tās piemērotas dažādiem produktu izstrādes cikla posmiem. Zemāk ir detalizēts izklāsts par galvenajiem izvēles kritērijiem — no ražošanas apjoma līdz materiālu atkritumiem.

Izmaksas un apjoms ir būtiskākie atšķirības faktori. Lietvešanas procesam nepieciešams ievērojams sākotnējais ieguldījums formās, kuru izgatavošana var aizņemt nedēļas vai mēnešus. Tomēr, kad veidne ir gatava, detaļas var ražot ļoti zemās vienības izmaksās, kas to padara par ekonomiski izdevīgu risinājumu sērijām, kas pārsniedz 10 000 gabalus. CNC apstrādei nav formu izmaksu, tāpēc tā ir skaidra uzvarētāja prototipiem un maziem sērijas apjomiem. Tomēr katras detaļas izmaksas paliek salīdzinoši augstas un ar apjoma pieaugumu nemazinās ievērojami.

Runājot par Ātrums un piegādes laiks cNC apstrādē pirmās detaļas tiek iegūtas nevienam citam procesam nesasniedzamā ātrumā. Prototips var tikt izgatavots dažu stundu vai dienu laikā pēc CAD modeļa pabeigšanas. Šī elastība ir ļoti svarīga iteratīvo dizaina fāžu laikā. Lietvešana sākumā ir daudz lēnāka, jo nepieciešama veidņu izgatavošana, taču, reiz nonākot ražošanā, cikla laiki ir ārkārtīgi ātri, lieliski pārspējot apstrādi lieliem apjomiem.

Dimensiju precizitāte un detaļas sarežģītība atslēdz dažādas stiprības. CNC apstrāde nodrošina augstāku precizitāti un var sasniegt izturības vērtības, kuras nav iespējamas liešanas gadījumā. Tā izceļas, veidojot elementus, kuriem nepieciešama ideāla plakanuma vai asas malas. Savukārt matricas liešana ir labāka sarežģītu iekšējo ģeometriju veidošanai un vairāku daļu apvienošanai vienā sarežģītā komponentā, kas var samazināt montāžas nepieciešamību un kopējo svaru.

Priekš Materiāla izvēle , CNC apstrāde piedāvā daudz vairāk iespēju, piemērotas gandrīz jebkuram metālam vai plastikam, ko var izveidot kā cielu bloku. Matricas liešana ir ierobežota ar zemākas kušanas temperatūras metāliem, galvenokārt alumīnija, cinka un magnija sakausējumiem. Jāatzīmē, ka pielietojumiem, kuros nepieciešama maksimālā izturība un izturība pret nogurumu, bieži tiek apsvērts cits process, piemēram, kausēšana. Piemēram, kritiskiem automašīnu komponentiem, kuros pirmajā vietā ir jānodrošina maksimālā izturība, bieži tiek norādīti procesi, piemēram, karstā kausēšana. Uzņēmumi, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology specializējas šādos augstas veiktspējas kaltos komponentos, piedāvājot citu ceļu no prototipa līdz ražošanai.

Konkrētais pielietojums: Izvēle automašīnu prototipiem

Automašīnu prototipēšanas kontekstā izvēle starp formu liešanu un CNC apstrādi nav par to, kurš process ir vispārīgi labāks, bet kurš ir piemērotāks konkrētam posmam un mērķim. Automobiļu izstrādes dzīves cikls ietver vairākas validācijas fāzes, sākot no agrīniem funkcionālajiem testiem līdz gandrīz ražošanas pārbaudēm, un katrai fāzei ir atšķirīgi prasības attiecībā uz ātrumu, izmaksām un precizitāti.

CNC apstrāde ir dominējoša izvēle prototipiem agrīnajā stadijā. Kad dizains vēl attīstās, inženieriem nepieciešams ātri pārbaudīt dažādas versijas. CNC apstrādes ātrums ļauj veikt straujas iterācijas, neiedvesmējot aizliegto cenu un kavēšanos, kas saistīta ar jaunu formu izgatavošanu. Šis process ir ideāls vienas vienības funkcionālo prototipu, pielāgošanās modeļu un „pārejas ražošanas“ sastāvdaļu ražošanai — nelieliem sērijas gabarītiem, lai projekts turpinātos, gaidot lielapjoma liešanas rīku pabeigšanu. Piemēram, elektrisko transportlīdzekļu (EV) jomā CNC apstrādi bieži izmanto augstas precizitātes komponentiem, piemēram, EV akumulatoru korpusiem un motora stiprinājumiem.

Izlēmē veidošana tiek izmantota vēlākajos prototipēšanas posmos, kad dizains ir stabilizējies un uzmanība pāriet uz gala ražošanas procesa validēšanu un lielāka apjoma testa sēriju veikšanu. Izlēmē veidoti prototipi būtiski ir mēģinājums masveida ražošanai. Tas ļauj inženieriem testēt detaļu tādā veidā, kādā tā tiks ražota lielos daudzumos, novērtējot tās termiskās īpašības, strukturālo integritāti un iespēju detaļu konsolidāciju. Piemēram, viena izlēmē veidota detaļa var aizvietot trīs vai četru apstrādātu komponentu komplektu, ietaupot svaru un atbrīvojoties no stiprinājumiem. Tas ir parasts risinājums detaļām, piemēram, stūres pleciem un transmisijas korpusiem.

Lai pieņemtu praktisku lēmumu, ņemiet vērā šo vienkāršo pārbaudes sarakstu savam automobiļa prototipam:

• Izvēlieties CNC apstrādi, ja: Jūsu dizains joprojām attīstās, jums nepieciešamas tikai 1–100 detaļas, ātrums ir jūsu galvenais prioritātes jautājums un jums vajadzīgas ciešākās iespējamās pieļaujamās novirzes.
• Izvēlieties izlēmē veidošanu, ja: Jūsu dizains ir pabeigts, jums nepieciešamas 1 000+ detaļas testēšanai, minimizēt izmaksas par detaļu ir galvenais motivators, un jums jāapstiprina masveida ražošanas process.

Jūsu projekta galējā lēmuma pieņemšana

Galvenā lēmuma pieņemšana par to, vai izmantot formu lietošanu vai CNC apstrādi jūsu automašīnas prototipam, ir stratēģisks lēmums, kas balansē attīstības tuvākās vajadzības pret ilgtermiņa ražošanas mērķiem. Šis izvēles variants nav vienkāršs divējāds lēmums, bet gan atspoguļojums par jūsu projekta atrašanās vietu spektrā no elastības līdz mērogojamībai. Atkārtoti apkopot galveno kompromisu: CNC apstrāde nodrošina neaizvietojamu ātrumu un dizaina brīvību zemām sērijas izmaksām, savukārt formu lietošana nodrošina izcilu izmaksu efektivitāti lielā mērogā.

Svarīgs aspekts ir saskaņot ražošanas metodi ar jūsu projekta nobriešanas līmeni. Iepriekšējos, iteratīvajos posmos ir ieguvums no CNC apstrādes elastīguma. Tā kā dizains nostiprinās un pāriet uz ražošanu, pāreja uz die štancēšanu kļūst par loģisku un finansiāli pamatotu soli. Šāda pakāpeniska pieeja ļauj izmantot abu tehnoloģiju stiprās puses vispiemērotākajos brīžos.

Vērts apsvērt arī hibrīda pieeju. Daudzās automašīnu lietojumprogrammās sastāvdaļa vispirms tiek izveidota kā gandrīz galīgā formas lieta un pēc tam nosūtīta CNC apstrādei, lai pabeigtu kritiskās īpašības. Šī metode apvieno lietveida materiāla efektivitāti un sarežģītu ģeometriju iespējas ar augstu precizitāti apstrādē, piedāvājot risinājumu, kas apvieno abu pasaulīgo labāko, veiktspējas kritiskām sastāvdaļām.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp CNC apstrādi un izkausēšanu?

Galvenā atšķirība ir ražošanas metode. Ieliešana veidnē ir formējošs process, kas ietver kausēta metāla ievadīšanu veidnē, lai izveidotu detaļu. CNC apstrāde ir materiāla noņemšanas process, kas sākas ar cietu materiāla bloku un ar griešanas rīkiem noņem lieko materiālu, lai iegūtu galīgo formu.

2. Vai litēšana ir lētāka nekā CNC?

Tas ir atkarīgs no apjoma. Vienam prototipam vai zemiem sērijas apjomiem CNC apstrāde ir lētāka, jo tai nav sākotnējo veidņu izmaksu. Lielām ražošanas partijām (parasti vairāk nekā 10 000 vienības) ieliešana veidnē ir ievērojami izdevīgāka, jo lielās sākotnējās veidnes izmaksas tiek sadalītas pa daudzām detaļām, rezultātā samazinot izmaksas par vienu detaļu.

3. Vai ieliešanu veidnē var automatizēt?

Jā, ieliešana veidnē ir augsti automatizēts process. Mūsdienu ieliešanas šūnas izmanto robotus uzdevumiem, piemēram, kausēta metāla ievadīšanai, pabeigto detaļu izņemšanai un veidnes smidzināšanai ar smērvielu. Šī automatizācija nodrošina īsu ciklu laiku, augstu vienmērību un efektivitāti masu ražošanā.