Aerospace plast innspýting mótun: Lykilhlutir, hönnunarsjónarmið, efni og framtíðarþróun
Fyrir sjö vikum sendi gæðastjóri varnarverktaka okkur myndir af PEEK tengihúsum sem voru farin að sprunga á færibandinu. Varahlutir úr sömu framleiðslulotu, sama birgi, sama efnislotu-sumir fullkomnir, aðrir bilaðir. Nákvæm orð hans: "Við höfum notað þennan birgi í þrjú ár og nú er allt að hrynja."
Við tókum ekki það verkefni. Ekki vegna þess að við gátum ekki fundið út hvað fór úrskeiðis-undirstaðan var augljós innan klukkutíma eftir að við skoðuðum ferlaskrár þeirra-heldur vegna þess að raunverulega vandamálið var ekki hlutarnir. Raunverulega vandamálið var að hæfisferli birgja þeirra hafði aldrei spurt réttu spurninganna í fyrsta lagi.
Þetta ástand birtist við dyrnar hjá okkur um það bil einu sinni í mánuði núna. Einhver hæfði birgi út frá vottunum og verði, rak framleiðslu í eitt eða tvö ár án vandræða, svo breyttist eitthvað og allt í einu virkar ekkert. Birgir sver að ekkert hafi breyst. Viðskiptavinurinn hefur engin ferligögn til að sanna annað. Allir benda fingur á meðan framleiðslulínan situr aðgerðarlaus.
Óþægilegi sannleikurinn um plastbreytingaverkefni í geimferðum
Hagfræði umbreytingar úr málmi-í-plasti lítur stórkostlega út á pappír. Þyngdarsparnaður samsettur með eldsneytiskostnaði yfir endingartíma flugvéla. Einingakostnaður lækkar um helming eða meira miðað við magn. Leiðslutími þjappast frá mánuðum upp í vikur.
Aitiip-Liebherr samstarfið sem alls staðar er vitnað í-40% þyngdarlækkun, 30% kostnaðarsparnaður - táknar það sem gerist þegar allt gengur rétt. Hvað kemur ekki inn í þessar dæmisögur: átján mánuðir af ferliþróun, endurtekningarnar þrjár, fjárfestingar í sérhæfðum búnaði sem gerðu þessar tölur mögulegar.
Við vitnuðum í svigaprógramm síðasta ársfjórðungs þar sem núverandi álvinnslukostnaður viðskiptavinarins hljóp um $400 á hverja einingu. Tilboðið okkar í sprautumótun var undir $60. Augljós ákvörðun, ekki satt?
Nema álfestingin var með vélrænt þéttiflöt með 0,4 Ra frágangskröfu. Til að ná þeim yfirborðsgæði beint af mótinu þarf breytingar á verkfærum sem bættu $35.000 við verkfærakostnaðinn. Eða við gætum mótað það og síðan unnið þéttiflötinn-sem bætti við meðhöndlun, aukaaðgerðum og ýtt einingarkostnaði aftur upp í $85.
Samt gott verkefni. Samt umtalsverður sparnaður. En bilið á milli fyrirsagnarnúmersins og rauntölunnar skiptir máli þegar fjármál gera endurgreiðsluútreikninga. Verkefni drepast yfir það bil. Góð verkefni, verkefni sem ættu að gerast, deyja vegna þess að einhver lagði fyrst fram bjartsýnismálið og þurfti svo að ganga til baka.
Það sem PEEK vinnsla krefst í raun og veru
Efnisgagnablöðin frá Victrex og Solvay birta vinnslufæribreytur sem virka vel fyrir iðnaðarnotkun. Þessar breytur munu framleiða loftrýmishluta sem standast víddarskoðun og mistakast í notkun.
Hitastig myglunnar er augljóst dæmi. Birt lágmark er um160 gráður. Hlutar sem mótaðir eru við það hitastig líta rétt út, mælast rétt og hafa kannski 25% kristöllun. Hlutar mótaðir kl190-200 gráðurná 35%+ kristöllun. Munur á þreytulífi er ekki stigvaxandi-hann er margfaldur.
Vandamálið er að keyra200 gráðurmoldhitastig krefst olíuhitunarkerfa, móthönnunar með réttum hitamassa og ferlistýringar sem flestar aðstaða hefur ekki. Verslun með hitastýringu fyrir heitt vatn toppar út um allt95 gráður. Þeir geta samt myglað PEEK. Hlutarnir verða enn sendir. Hlutarnir munu samt bila, að lokum, á þann hátt sem mjög erfitt er að rekja til vinnsluaðstæðna.
Kolefnis-fylltar einkunnir bæta við öðru lagi. Skúfhitun frá koltrefjafylliefninu breytir varmasniðinu í gegnum tunnuna. Hefðbundnar skrúfur sem virka vel fyrir gler-fyllt efni skapa heita bletti með kolefnisfyllingu. Efnið brotnar niður á staðnum áður en það nær jafnvel moldinni. Þú getur ekki séð það. Þú getur ekki mælt það við komandi skoðun. Þú kemst að því þegar hlutar byrja að bila á sviði.
Það er engin vottun sem staðfestir þessa tilteknu getu. AS9100 nær yfir gæðakerfi. NADCAP nær yfir sérstaka ferla. Hvorugur spyr hvort aðstaða geti raunverulega haldið200 gráðurmold hitastig innan±3 gráðuryfir multi-holaverkfæri meðan þú keyrir kolefnis-fyllt PEEK. Þeirri spurningu er aðeins svarað við hæfisúttektir birgja-ef endurskoðandinn veit að spyrja hana.
Vottunarvandamálið sem enginn talar um
AS9100D skráning þýðir að fyrirtæki hefur skjalfest gæðastjórnunarferli. Það þýðir ekki að þeir geti búið til hlutana þína. Við höfum séð AS9100-vottaða aðstöðu vitna í háhitafjölliðuverkefni þegar búnaður þeirra getur líkamlega ekki náð nauðsynlegum vinnsluskilyrðum.
Þetta er ekki endilega svik. Margar aðstaða trúa því sannarlega að þær geti unnið hvaða hitaplasti sem er vegna þess að vélarnar eru metnar fyrir hitastigið. Þeir skilja ekki að einkunnir og viðvarandi getu eru ólíkir hlutir, eða að efnislegar-sértækar vinnslukröfur eru til staðar umfram það sem gagnablaðið segir beinlínis.
NADCAP faggilding veitir meira öryggi vegna þess að hún staðfestir tiltekna framleiðsluferla frekar en almenn kerfi. En umfang faggildingar skiptir máli. Aðstaða sem er viðurkennd fyrir staðlaða innspýtingarferla gæti hafa aldrei keyrt há-fjölliða í gegnum þessa viðurkenndu frumu. Viðurkenningin nær yfir ferlið, ekki allt mögulegt efni sem fræðilega væri hægt að vinna úr.
Þær endurskoðunarspurningar sem í raun skipta máli hafa ekkert með vottorð að gera. Þau fela í sér sérstakar ferlibreytur fyrir tiltekið efni á forritinu þínu, skjalfestar vinnslugeturannsóknir og söguleg afrakstursgögn um svipuð forrit. Ef birgir getur ekki framvísað þeim gögnum skiptir vottunin ekki máli.
Efnisval fyrir utan gagnablaðið
PEEK er allsráðandi í plastsamræðum í geimferðum vegna þess að það ræður við fjölbreyttustu aðstæður-hitastigs, efna, vélrænnar álags, geislunar. Það kostar líka um það bil $100 á hvert kíló, sem þýðir að efniskostnaður verður verulegur í hvaða hæfilegu magni sem er.
PPS
PPS sér um mörg af sömu forritunum á $25-30 fyrir hvert kíló. Afleiðingarnar eru þrengri vinnslugluggar, lægri höggþol og meira næmni fyrir áhrifum á trefjastefnu. Fyrir íhluti sem sjá fyrst og fremst truflanir í efnafræðilega árásargjarnum umhverfi, er PPS oft skynsamlegra en PEEK. Fyrir allt með kraftmikla hleðslu eða höggkröfur skiptir kostnaðarmunurinn ekki máli.
Ultem
Ultem kemur fram í rafmagns- og rafeindahúsum vegna rafeiginleika þess og eðlislægrar logaþols. Vinnsluhitastig er lægra en PEEK, kröfur um búnað eru minna krefjandi og efniskostnaður fellur einhvers staðar á milli. Fyrir forrit þar sem rafmagnsframmistöðu skiptir meira máli en vélrænni frammistöðu, forðast Ultem kostnað og vinnsluflækjur PEEK án þess að skerða virkni.
Samtalið um efnisval gerist yfirleitt of seint í þróunarferlinu. Þegar hlutar ná tilvitnunarstigi hefur verkfræði þegar tilgreint efni byggt á birtum eiginleikum án þess að huga að framleiðsluáhrifum. Að breyta efni á þeim tímapunkti krefst endur-fullgildingar, uppfærðra teikninga, hugsanlega nýrra verkfæra-sem allt bætir við kostnað og seinkun sem hefði verið hægt að forðast með fyrri þátttöku birgja.
Verkfærafjárfesting og forritahagfræði
Verkfæri fyrir innspýtingarmót fyrir loftrýmisnotkun eru venjulega á bilinu $50.000 til $150.000, allt eftir því hversu flókið það er. Númerið skapar límmiðaáfall fyrir forrit sem hafa í gegnum tíðina keypt vélræna hluta án verkfærafjárfestingar.
Sá samanburður missir marks. Vélaðir hlutar bera verkfærakostnað í hverri einingu-við uppsetningu, forritun, uppsetningu vélarinnar og hæfi. Þessi kostnaður er bara felldur inn í stykkjaverðið frekar en kallaður út sérstaklega. A $400 vélaður hluti gæti innihaldið $80 af afskrifuðum uppsetningar- og forritunarkostnaði sem enginn rekur vegna þess að það er engin lína fyrir hann.
Meira um vert, verkfærafjárfesting skapar skiptimynt. Þegar tólið er til og er hæft, nálgast aukinn kostnaður við viðbótarhluti hráefni auk hringrásartíma. Framleiðsla getur stækkað með eftirspurn. Skyndipantanir verða mögulegar. Hönnunarbreytingar sem krefjast algjörrar endur-forritunar fyrir vinnslu verða breytingar á verkfærum sem viðhalda ferli sannprófun.
Forritin þar sem innspýting er ekki skynsamleg eru lítil-magn, mikil-blöndun forrit þar sem verkfæri geta ekki afskrifað á áhrifaríkan hátt og rúmfræði breytist oft. Undir um það bil 500 heildarlíftímaeiningar vinnur vinnsla venjulega. Yfir þeim þröskuldi færist útreikningurinn eftir flóknum hluta, þolmörkum og tímalengd forritsins.
Hvað hæfni felur í sér í raun og veru
Fyrsta greinarskoðun fyrir sprautumótaða hluta í geimferðum kemur meira við sögu en flestir kaupendur búast við. FAI sjálft er einföld-víddarsannprófun á móti teikningum, efnisvottun, gögnum um ferlibreytur. Ferlistaðfestingin sem er á undan FAI er þar sem forrit ná árangri eða mistakast.
Vöktun holrýmisþrýstingsá hæfishlutum kemur á fót ferliundirskriftinni sem framleiðslukeyrslur verða að passa. Þetta er ekki valfrjálst fyrir mikilvæg forrit. Þrýstispor í holrúmi sýna hvort hluturinn fylltist rétt, pakkaðist rétt og kólnaði rétt í hverju einasta skoti. Hlutar sem mælast rétt en hafa óeðlileg þrýstingsspor gefa til kynna óstöðugleika í ferlinu sem mun að lokum framleiða galla.
Sannprófun á kristöllunskiptir máli fyrir PEEK og önnur- hálfkristölluð efni. DSC greining á hæfissýnum staðfestir grunnlínu kristöllunarstig. Hægt er að athuga framleiðsluhluti- í samræmi við þá grunnlínu. Þegar ferli birgis svífur-viljandi eða ekki-er kristöllun oft fyrsta vísbendingin um að eitthvað hafi breyst.
Tölfræðiferlisgetakrefst úrtaksstærða reiknuð út frá fjölda mikilvægra vídda og öryggisstiginu sem krafist er. Þrjátíu-tvö sýnishorn fyrir hluta með þrjár mikilvægar víddir við Cpk 1.33 er ekki nóg. Stærðfræðin er ekki flókin en hún er oft unnin rangt, sem leiðir til geturannsókna sem sýna í raun ekki hæfileika.
Að lesa tillögur og bera kennsl á rauða fána
Tilvitnanir segja þér meira um raunverulega getu birgja en hæfileikakynningar þeirra.
Leiðslutímaáætlanir sem líta eins út í mismunandi flóknum hluta benda til þess að birgirinn hafi í raun ekki metið sérstakar kröfur þínar. Einfalt eitt-holaverkfæri í P20 stáli hefur annan afgreiðslutíma en fjögurra-holaverkfæri í H13 með samræmdri kælingu. Ef tilvitnunin segir „16 vikur“ fyrir báðar, þá er einhver að nota sniðmát í stað þess að gera verkfræði.
Efnisforskriftir skrifaðar sem „PEEK eða sambærilegt“ án einkunnaútkalls gefa til kynna að birgir ætlar að versla ódýrasta kostinn sem uppfyllir tæknilega skilyrði. Fyrir burðarvirki er munurinn á PEEK 450G og 150G ekki léttvægur. Ef tilboðið spyr ekki hvaða einkunn skilur birgir ekki umsóknina.
Magn fyrstu greina í hringlaga tölum-nákvæmlega 50, nákvæmlega 100 - bendir til þess að úrtaksstærðin hafi ekki verið reiknuð út frá sérstökum vikmörkum þínum. Stærð úrtaksprófunar á vinnslugetu fer eftir fjölda mikilvægra eiginleika og öryggisstiginu sem krafist er. Útreikningurinn gefur sjaldan hringlaga tölur.
Stykkjaverð sem lækkar verulega við magn sem forritið mun aldrei ná gefur til kynna að birgirinn sé að kaupa fyrirtækið með aðlaðandi fyrirsagnarnúmeri. Ef árlegt magn þitt er 2.000 stykki og tilboðið sýnir sannfærandi verð á 10.000, þá skiptir þessi verð ekki máli. Horfðu á númerið sem passar við raunverulegar kröfur þínar.
Þróunartímalína raunveruleiki
Nýtt sprautumótunaráætlanir fyrir loftrými þurfa 20-30 vikur frá fyrstu þátttöku til hæfra hluta undir venjulegum kringumstæðum. Sú tímalína inniheldur DFM greiningu, verkfærahönnun, verkfærasmíði, ferliþróun, skoðun fyrstu greinar og hæfnisskjöl.
Tilraunir til að þjappa þeirri tímalínu mistakast venjulega. Hægt er að flýta fyrir smíði verkfæra með því að henda peningum í það-yfirvinnu, úrvalsefni, sérstaka afkastagetu. Ekki er hægt að þjappa ferliþróun saman vegna þess að eðlisfræði ákvarðar hversu langan tíma efnisprófanir, ferlirannsóknir og hæfiskeyrslur taka í raun og veru. Stálið kólnar á þeim hraða sem það kólnar. Fjölliðan kristallast á þeim hraða sem hún kristallast.
Forrit sem byrja með árásargjarnum tímalínum enda venjulega seinna en forrit sem byrjuðu með raunhæfum tímalínum. Árásargjarn tímaáætlun skapar þrýsting á að sleppa ferli þróunarþrepum sem síðan verður að endurtaka þegar vandamál koma upp í framleiðslu. Verkfæri sem er sent tveimur vikum fyrr en framleiðir hluta með 15% ruslhlutfalli er í raun ekki á undan áætlun.
Neyðartímalínur fyrir núverandi, hæfu verkfæri eru mismunandi. Að flytja hæf verkfæri á milli stöðva eða endurræsa framleiðslu eftir hlé getur gerst á vikum frekar en mánuðum vegna þess að vinnsluþróunin hefur þegar átt sér stað. Ný forrit hafa ekki þann möguleika.
Þegar sprautumótun er ekki svarið
Sumar flugrýmisforrit ættu ekki að vera sprautumótuð óháð rúmmálshagkvæmni.
Íhlutir með einbeittum álagsstöngum í ófyrirsjáanlegum stefnum skila sér ósamræmi í trefja-styrktum hitaplasti. Staðsetning trefja fylgir flæðimynstri sem fer eftir staðsetningu hliðs, rúmfræði hluta og fyllingarhraða. Hluturinn er sterkur þar sem trefjar samræmast streitu og veikir þar sem þeir gera það ekki. Að spá fyrir um og stjórna stefnu trefja krefst hermunargetu og vinnslustýringar sem auka kostnað og flókið.
Þéttingfletir sem krefjast frágangs umfram það sem mótun getur náð beint þarf aukavinnslu. Sú vinnsla losar afgangsálag frá mótunarferlinu og getur valdið víddarbreytingu á eiginleikum sem mældust rétt fyrir vinnslu. Sambland af mótun ásamt vinnslu bætir þolmörkum-upp sem hrein vinnsla eða hrein mótun forðast.
Hlutar sem krefjast samsetningar eftir-mót með truflunum eða pressu-í innlegg þurfa víddarstöðugleika með tímanum sem sumar fjölliður geta ekki veitt. Skrið og streituslökun í hitaplasti veldur því að truflanir losna á mánuðum eða árum. Hönnun sem virkar fullkomlega í áli gæti þurft grundvallarbreytingar til að virka í plasti.
Mjög þétt rúmfræðileg vikmörk á stórum hlutum lenda í hitaþenslumun á plasti og mælibúnaði. 300 mm plasthluti mældur við 20 gráður mun vera mælanlega frábrugðinn við 35 gráður. Skilgreining mæliskilyrða verður hluti af víddarforskriftinni og ekki allar skoðunarstöðvar geta viðhaldið nauðsynlegu umhverfiseftirliti.
Að hefja samtalið
Ef það er plastsprautunarverkefni í loftrými á borðinu þínu-ný þróun, núverandi birgjavandamál, málmbreytingarmat-fer leiðin áfram eftir því hvar þú ert í ferlinu.
Snemma-efnisval nýtur góðs af inntak birgja áður en verkfræði leggur lokahönd á forskriftir. Framleiðsluáhrif efnisvals hafa áhrif á hagfræði verkefna á þann hátt sem samanburður á gagnablaði nær ekki. Með því að virkja hugsanlega birgja við efnisval frekar en eftir það kemur í veg fyrir ákvarðanir um forskrift sem skapa vandamál á eftir.
Forrit með núverandi hönnun þurfa mat á framleiðslugetu áður en vitnað er í. DFM greining greinir vandamál sem annars myndu koma upp á yfirborðið við kembiforrit eða framleiðslurampa. Kostnaður við greiningu er léttvægur miðað við kostnað við breytingar á verkfærum eða gæðavandamál í framleiðslu.
Núverandi aðstæður birgja sem virka ekki krefjast heiðarlegs mats á því hvort vandamálið sé leyst með núverandi birgi eða krefst hæfis annars staðar. Stundum er svarið endurbætur á ferli hjá núverandi birgi. Stundum er svarið að byrja upp á nýtt með einhverjum sem hefur rétta getu.
Við höndlum allar þessar aðstæður, en þær passa ekki allar vel við það sem við gerum. Fyrsta samtalið kemur í ljós hvort það sé samsvörun. Ef það er til, förum við yfir í formlega tilvitnun. Ef það er ekki, segjum við það.
Undirstaða plastsprautunar í geimferðum spannar allt frá hrávörumótara sem vonast til að vaxa yfir í loftrými til sérhæfðrar aðstöðu sem einbeitir sér eingöngu að afkastamikilli fjölliðavinnslu. Vottorð gera ekki áreiðanlegan greinarmun á þeim. Verð gerir ekki áreiðanlegan greinarmun á þeim. Geta kemur aðeins í ljós með nákvæmu tæknilegu mati eða, því miður, í gegnum framleiðsluvandamál.
Spurningarnar í þessari grein veita ramma fyrir það mat. Svörin ákvarða hvort birgir hafi í raun og veru það sem forritið þitt krefst-eða hvort tillaga hans táknar getu sem þeir hafa ekki enn þróað.