MJF と CNC 機械加工: 自動車のプロトタイプにはどちらが適していますか?

HP の Multi Jet Fusion で作られた PA12 部品は、どの方向でも同じように機能するわけではありません。破断時の伸びは、XY 平面では約 17% ですが、Z 軸に沿って約 9% に低下します -。これは、ほとんどの比較記事よりも重要な詳細です。特に、問題の部品が検証サイクル中に繰り返しの屈曲に耐える必要があるスナップフィット アームである場合、-です。 CNC ではなく MJF を選択するだけでなく、ビルド方向を正しく行うことが、プロトタイプが実際に意図された製品部品のように動作するかどうかを決定することがよくあります。

この違いは、自動車プロトタイプの MJF 3D プリンティングと CNC 加工を比較する際の出発点として役立ちます。実際の決定は、純粋に「どちらのプロセスが優れているか」ということではなく、-どのプロセスが正しい方法で構築され、これから実行するテストで信頼できる部品が得られるかによって決まるからです。

独立した HP データシートでは、標準 PA12 (Multi Jet Fusion 経由) が次の数値になっています。

そのリストにある 2 つの数字は、通常よりも注目に値します。まず、XY/Z 伸び分割は、フレックス軸が平面に印刷されるかレイヤーを介して印刷されるかに応じて、スナップフィットまたはリビング ヒンジ機能の動作が異なることを意味します。- またはレイヤーを介して印刷されます。- 方向の吹き出しは、印刷所に任せた後付けではなく、図面パッケージの一部である必要があります。次に、HDT の数値は、0.45 MPa と 1.8 MPa の荷重ケースの間に意味のあるギャップを示しています。これは、周囲の熱吸収と機械的荷重の両方が同時に発生するボンネット下のブラケットに関連しています。-暖かいエンジン ベイの近くに置いても問題ない部品でも、ファスナーの予圧が加わると、動作が異なる場合があります。

HP はまた、高再利用性 PA12 粉末システムは、選択的レーザー焼結に典型的な再利用率の低下と比較して、ビルドごとに使用可能な余剰粉末を約 80% 回収すると報告しています。これが、設計の反復が積み重なっても MJF の部品あたりの材料コストが低く抑えられる傾向にある理由の 1 つです。-

これらはいずれも、MJF を普遍的な代替品にするものではありません。次の場合には、CNC の方が適切な呼び出しとなります。

部品が金属、または MJF の一般的な材料セット以外の特殊プラスチック（特定の PEEK グレード、アセタール / デルリン、高温特殊樹脂）である-

公差をおよそ ±0.1～0.2 mm よりも厳しく保持する必要があるか、シール/ベアリング表面を精密に機械加工する必要があります。-

形状が単純でブロック状であるため、プロセスに関係なく材料除去 -、したがってサイクル タイム - が低く抑えられます

最終的な製造方法は CNC であり、初期の部品はそのプロセスの表面仕上げと寸法挙動を可能な限り厳密に追跡する必要があります。

MJF の一般的な達成可能な公差は、中程度の部品サイズでは約 ±0.2 ～ 0.3 mm ですが、粉末床プロセスでの寸法精度は部品サイズに比例するため、機械加工では通常そうではないため、より大きな形状や薄肉の形状では広がる傾向があります。-嵌合インターフェースが既存の金属コンポーネントに対してしっかりとフィットする必要がある場合、通常は CNC ジョブか、後から追加される機械加工された基準面を備えた MJF パーツになります。

上記の XY/Z 伸びの差を考慮すると、カンチレバー スナップフィット アームの実用的なガイダンスは、ビルド レイアウトが許可する場所であればどこでも XY 平面内でたわみ方向を向けることです。-これは、PA12 が繰り返しの係合で亀裂が発生する前に、より多くの伸び余裕がある場所です。{0}} CNC- 加工のスナップ アームでは、この方向の問題は完全に回避されますが、薄いカンチレバーの特徴には慎重なツールパス計画が必要であり、最終パスでの工具のたわみやビビリの危険性が伴うため、通常は製造コストが高くなります。

検証プログラム中に数十回の接続/切断サイクルを経る内装クリップ、ワイヤーハーネス リテイナー、センサー カバーの場合、多くの場合、これが MJF を支持する決定要因となります。- 単に構築速度だけでなく、1 回の印刷実行でネストされた部品のバッチ全体にわたって一貫した疲労挙動を維持できる機能です。これが、ほとんどの書き込みの理由でもあります。-MJF 3D プリント プラスチック スナップ-フィット同じアドバイスに集約されます。まず方向を正しく設定し、材料の疲労挙動が残りのことを処理します。

吸気セクション、冷却剤シュラウド、その他のダクト形状は、粉体層プロセスが活力を発揮する場所です。閉じたチャネル内の未溶融粉末は、それ自体のサポートとして機能するため、CNC ショップが 2 つの半分に分割して接着する必要があるマニホールド - や、内部フィーチャーの多-軸作業と EDM が必要なマニホールド - を 1 つの部品として印刷できます。 -後処理（ビードブラストや蒸気スムージング）は通常、追加の加工パスを必要とせずに、内部表面の仕上げを流れや漏れのテストに使用できる状態にします。のディスカッション MJF 3D プリントエアインテークマニホールド-この単一部品のビルドが見出しの利点として注目される傾向があり、それは妥当な利点です-が、流れの重要な内径を維持する必要がある部品と同様に、以下の水分調整点も重要です。-
 

-警告する価値のあるトレードオフ: 飽和時の吸湿率が 1.5% に近いということは、フィッティング チェックで十分な水分が吸収され、厳しい内径仕様からわずかに外れるまで部品が数週間湿気の多い工場環境に放置されることを意味します。-}流れ-が重要な形状の場合は、基礎となる ASTM 試験方法と同じように、最終測定前に 24 ～ 48 時間、湿度を制御して部品を調整する価値があります。
 

複数の機能を統合するブラケット、センサーや電子機器のハウジング、作業現場の治具は、{0}上記のスナップフィットやダクトの例と同じパターンに従う傾向があります-。- MJF 3D プリントによる自動車部品 通常、これらは同じ 3 つの変数に帰着します。経済的な加工には複雑すぎる形状、ツーリングを正当化するには少なすぎる体積、そして数週間ではなく数日単位で測定される検証スケジュールです。

将来のベンダーに、「これを印刷できますか」という標準的な会話を超える 2 つの質問をしてください。つまり、各ビルドにバージン パウダーを何パーセント配合するか、パーツごとにビルド位置データを追跡しているかどうかです。{0}再利用-粉末の比率はバッチ間の機械的一貫性に影響します。また、成形チャンバー内のどこに部品が置かれていたかを教えてくれるショップ-、つまり、どのような熱履歴があったかを教えてくれるショップは、テスト中に寸法や機械的な異常値が現れた場合にそれを説明するのに適しています-。

特定の部品について、比較を解決する最も早い方法は、- とマークされた向きと重要な公差コールアウトを含む同じ STEP ファイル - を MJF サービスと CNC ショップの両方に送信し、テストに重要な機能について各プロセスが実際に保持できる見積もりと比較することです。