Memilih proses
Cara memilih proses manufaktur untuk part nyata: material, bentuk, ukuran, presisi, dan berapa banyak yang Anda butuhkan.
Insinyur memilih proses manufaktur dengan menimbang enam hal: material, kuantitas, bentuk, ukuran, presisi yang dibutuhkan, dan biaya. Tidak ada proses yang menang pada keenamnya, sehingga setiap pilihan adalah kompromi. Halaman ini membantu Anda mempersempit pilihan, lalu mengarahkan Anda ke pelajaran yang perlu dibaca.
Enam pertanyaan
- Material. Setiap proses hanya bekerja pada sebagian material, karena harus melelehkan, mengalirkan, menekuk, atau memotongnya dengan caranya sendiri.
- Kuantitas. Berapa banyak part yang Anda butuhkan menentukan apakah cetakan atau die yang mahal akan sepadan.
- Bentuk. Dinding tipis, bagian dalam berongga, kantong dalam, dan lubang halus mudah bagi sebagian proses dan mustahil bagi yang lain.
- Ukuran. Setiap mesin dan cetakan punya batas, sehingga part sebesar butir beras dan part sebesar pintu mobil memerlukan proses yang berbeda.
- Presisi. Toleransi yang ketat (kesalahan ukuran yang diizinkan) dan permukaan halus sering membutuhkan permesinan atau penggerindaan setelah langkah pembentukan pertama.
- Biaya. Tujuannya adalah total biaya terendah untuk kuantitas Anda: perkakas (cetakan, die, dan fixture yang dibuat untuk part Anda), waktu mesin, material, dan finishing.
Panduan keputusan
Kuantitas dan material mempersempit pilihan paling cepat, sehingga panduan ini dimulai dengan keduanya.
Pilihan cepat
Sebagian besar benda sehari-hari melewati rangkaian proses, yang tercantum di sini berurutan.
| Saya ingin membuat… | Biasanya dibuat dengan | Pelajaran |
|---|---|---|
| Botol minuman plastik | Bentuk tabung reaksi kecil (preform) dicetak injeksi, lalu dipanaskan ulang dan ditiup menjadi botol | 2.1, 2.3 |
| Casing ponsel | Plastik cetak injeksi; casing dengan cangkang keras dan tepi lunak di-overmold | 2.1, 2.2 |
| Selang taman | PVC lunak atau karet yang didorong melalui die berbentuk cincin, sering berlapis di sekeliling anyaman mesh | 3.3 |
| Panel bodi mobil | Di-stamping dari pelat baja atau aluminium, di-spot-weld menjadi bodi, lalu dicat | 4.2, 7.2, 11.1 |
| Kaleng minuman | Cakram pelat aluminium ditarik menjadi cangkir, dindingnya di-ironing menjadi tipis dan tinggi, lalu dicetak | 6.1, 4.2 |
| Wastafel dapur | Di-deep-draw dari satu pelat baja nirkarat, lalu dipotong rapi dan disikat atau dipoles | 4.2, 5.9 |
| Kusen jendela aluminium | Profil aluminium diekstrusi, dipotong, dan disambung di sudut, lalu di-anodizing atau di-powder-coat | 3.3, 11.6, 11.2 |
| Rangka sepeda (aluminium atau baja) | Tabung tarik atau ekstrusi, sering dibentuk dengan hydroforming, lalu dilas TIG; rangka aluminium kemudian diberi perlakuan panas | 3.3, 4.5, 7.1, 12.1 |
| Sekrup | Kawat baja di-cold-heading untuk membentuk kepala, lalu ulirnya digulung; sering dikeraskan dan dilapis seng | 3.5, 3.6, 12.1, 11.5 |
| Poros engkol | Baja tempa (kadang besi cor), lalu dibubut, digerinda, dan dikeraskan permukaannya | 3.1, 5.1, 5.7, 12.2 |
| Roda gigi | Gigi dipotong dengan hobbing, lalu di-case-harden dan digerinda; roda gigi kecil juga di-sinter atau dicetak | 5.5, 12.2, 5.7, 9.1, 2.1 |
| Blok mesin | Besi atau aluminium dicor di cetakan pasir, atau aluminium di-die-cast, lalu dimesin dan di-hone | 1.1, 1.4, 5.2, 5.8 |
| Bilah turbin mesin jet | Di-investment-cast sebagai kristal tunggal superalloy nikel, lubang pendingin dibor dengan EDM atau laser, lalu dilapisi | 1.2, 1.8, 6.6, 11.10 |
| Implan pinggul titanium | Paduan titanium tempa dan dimesin; permukaan berpori sering dicetak 3D atau disemprot plasma | 3.1, 5.2, 8.4, 11.10 |
| Roda sepeda karbon | Prepreg karbon (kain serat yang direndam resin) disusun dalam cetakan rim, lalu diawetkan di bawah panas dan tekanan | 10.1 |
| Papan sirkuit cetak (PCB) | Foil tembaga pada papan serat kaca diberi pola dengan cahaya dan di-etsa; lubang dibor dan dilapis; komponen disolder | 13.2, 6.8, 5.3, 11.5, 7.3 |
| Chip silikon | Kristal silikon ditumbuhkan dan diiris menjadi wafer, lalu dibangun lewat ratusan langkah pembuatan pola, pengendapan, dan etsa | 13.1, 13.2, 13.4, 11.9 |
Biaya versus kuantitas
Setiap proses punya dua jenis biaya. Biaya perkakas dibayar sekali, sebelum part bagus pertama: cetakan, die, atau fixture yang dibuat khusus untuk part Anda. Biaya operasional dibayar lagi untuk setiap part: material, waktu mesin, energi, dan tenaga kerja.
Biaya per part = biaya perkakas ÷ jumlah part + biaya operasional per part
Semakin banyak part yang berbagi perkakas, semakin sedikit yang ditanggung masing-masing: untuk 10 part, masing-masing membayar sepersepuluhnya; untuk 100.000 part, nyaris tidak ada. Jadi proses dengan perkakas mahal, seperti injection molding, sangat mahal untuk sedikit part dan sangat murah untuk banyak part. Proses dengan sedikit perkakas, seperti permesinan atau cetak 3D, biayanya kira-kira sama per part berapa pun kuantitasnya.
Aturan praktis
- Hitung dulu. Untuk segelintir part, pilih proses tanpa perkakas khusus, seperti permesinan atau cetak 3D; untuk puluhan ribu, bayarlah cetakan atau die.
- Dekati, lalu finishing. Cor, tempa, atau cetak part mendekati bentuk akhirnya (near-net shape), lalu mesin hanya permukaan yang harus presisi.
- Minta presisi hanya di tempat yang penting. Setiap toleransi yang lebih ketat menambah permesinan, inspeksi, dan biaya, jadi simpan untuk permukaan yang pas, kedap, atau meluncur.
- Jaga dinding tetap rata. Pada pencetakan dan pengecoran, bagian tebal mendingin paling akhir dan dapat melesak, melengkung, atau memerangkap lubang; rusuk menambah kekakuan tanpa dinding tebal.
- Tambahkan draft, hindari undercut. Kemiringan kecil dan tanpa fitur berkait membuat part dapat keluar lurus dari cetakan, sehingga cetakan tetap sederhana dan murah.
- Butuh kekuatan di bawah beban berulang? Pertimbangkan forging. Forging membuat serat logam mengikuti bentuk part, sehingga lebih tahan lelah daripada hasil cor.
- Bentuk berongga dan panjang punya proses sendiri. Botol dan tangki: blow atau rotational molding (2.3, 2.5). Profil konstan yang panjang: ekstrusi (3.3) atau pultrusi (10.3).
- Rencanakan seluruh rantai. Sebagian besar part dibentuk, lalu dimesin, diberi perlakuan panas, dan di-finishing, dan setiap langkah menambah biaya dan waktu.
Coba sekarang
Manfaatkan AI dalam CAD Anda.
Buat model komponen, hasilkan gambar teknik, dan otomatisasi pekerjaan berulang di dalam perangkat lunak CAD Anda.