Panduan Lengkap Bagian Hasil Pemesinan: Keuntungan, Aplikasi, dan Solusi Hemat Biaya

Bagian hasil pemesinan ada di mana-mana, dan mudah dipahami mengapa: pemesinan CNC cocok untuk berbagai logam dan plastik, dan bagian hasil pemesinan dapat dibuat cepat dan terjangkau tanpa perlu cetakan.

Dengan 3ERP, Anda dapat mendapatkan bagian dan prototipe hasil pemesinan dengan harga wajar dan waktu produksi singkat, dan kami memiliki pengalaman bekerja dengan klien dari berbagai sektor. Namun, mengapa Anda harus memilih bagian hasil pemesinan dibandingkan cetakan atau cetak 3D? Kadang pilihan itu jelas, kadang sulit untuk diputuskan. Dan bagaimana Anda sebenarnya merancang bagian untuk pemesinan, baik di dalam perusahaan atau melalui produsen eksternal?

Panduan ini membahas dasar-dasar bagian hasil pemesinan: apa itu, mengapa perusahaan membutuhkannya, bahan pemesinan terbaik, toleransi umum untuk bagian hasil pemesinan, cara merancang bagian hasil pemesinan, dan banyak lagi.

Apa itu bagian hasil pemesinan?

Bagian hasil pemesinan ada di mana-mana. Dari perekat logam kecil hingga komponen mesin pesawat, segala macam bagian telah dibuat menggunakan proses pemesinan. Namun, apa sebenarnya pemesinan, dan apa yang dimaksud dengan bagian hasil pemesinan?

Ketika kita membicara tentang bagian hasil pemesinan, kita merujuk pada sesuatu yang lebih spesifik daripada objek yang dibuat menggunakan mesin. Kami merujuk khusus pada bagian yang dibuat menggunakan mesin pengupas seperti mesin giling, mesin bubut, dan mesin pemotong. Mesin ini semua bekerja dengan cara berbeda, tetapi tujuan dasarnya sama: menggunakan alat potong yang tajam, mereka memotong bagian dari blok materi yang dikenal sebagai workpiece.

Bahkan dalam definisi itu, bagian hasil pemesinan dapat terbentuk dengan cara yang berbeda. Proses pemesinan dapat manual, di mana tukang mesin (pengemudi mesin terampil) menangani mesin seperti mesin giling untuk memotong workpiece secara manual menjadi bentuk yang diinginkan. Atau dapat digital, di mana mesin CNC bermotor secara otomatis memotong bagian hasil pemesinan sesuai instruksi komputer.

Saat ini, sebagian besar bagian hasil pemesinan kompleks atau kustom dibuat dengan mesin CNC, tetapi tukang mesin masih melakukan pemesinan manual untuk beberapa pekerjaan, karena itu dapat lebih cepat daripada membuat desain digital dan memrogram mesin digital.

Bagian hasil pemesinan dapat berupa logam atau plastik (kadang bahan lain juga), tetapi harus terbuat dari bahan yang dapat dipotong tanpa bereformasi drastis.

Kadang bagian dipemesinan setelah dibangun dengan proses manufaktur lain. Misalnya, item yang dicetak atau dicetak injeksi mungkin memiliki detail atau fitur tertentu yang dipemesinan pada tahap lebih nanti. Ini dapat dijelaskan sebagai bagian yang sebagian dipemesinan atau bagian post-pemesinan.

Menggunakan bagian hasil pemesinan?

Banyak alasan mengapa perusahaan, desainer produk, departemen R&D, dan profesional lain mungkin menggunakan bagian hasil pemesinan, dan banyak keuntungan spesifik bagian hasil pemesinan dijelaskan di bagian berikutnya.

Singkatnya, bagian hasil pemesinan memiliki kekuatan yang sangat baik, karena terbuat dari blok padat materi, dan dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ketebalan. Mereka dapat memiliki fitur yang sangat detail, dan dapat terbuat dari berbagai macam materi. Kuantitas kecil bagian hasil pemesinan dapat dibuat cepat, karena tidak memerlukan cetakan, dan toleransi dapat sangat sempit jika kecepatan pemesinan dikurangi.

Perusahaan mungkin juga menggunakan bagian hasil pemesinan karena pemesinan adalah teknik manufaktur yang teruji dan telah menjadi standar industri selama dekade. Oleh karena itu, bagian hasil pemesinan kemungkinan besar akan memenuhi standar dan sertifikasi spesifik industri.

Keuntungan bagian hasil pemesinan

Bagian hasil pemesinan menawarkan beberapa manfaat yang mungkin tidak mungkin dengan, misalnya, bagian cetak injeksi atau bagian cetak 3D. Beberapa keuntungan utama bagian hasil pemesinan tercantum di sini.

1. Tidak ada MOQ

Salah satu keuntungan utama bagian hasil pemesinan adalah kemampuan untuk membelinya tanpa kuantitas minimum pemesanan.

Untuk bagian cetak, diperlukan pembuatan cetakan logam — proses yang memakan waktu lama dan biasanya berbiaya puluhan ribu dolar. Bagian hasil pemesinan, sebaliknya, dipotong langsung dari workpiece kosong, sehingga hemat biaya untuk memesan kuantitas sangat kecil atau bahkan bagian tunggal.

Tentu saja, memerlukan kuantitas yang sangat besar dari bagian (plastik) mungkin berarti cetakan adalah opsi yang lebih baik. Namun, pemesinan virtually unik dalam menawarkan bagian berkualitas tinggi tanpa MOQ, sehingga cocok untuk perusahaan kecil, produksi skala kecil, dan prototipe.

2. Prototipe yang baik

Beberapa perusahaan memilih untuk memesan prototipe cetak injeksi, tetapi biasanya hanya perusahaan besar yang mampu melakukannya. Biaya cetakan dapat membuat prototipe menjadi terlalu mahal.

Bagian hasil pemesinan cocok dan terjangkau sebagai prototipe karena dapat dibuat sebagai satu-satunya. Pemesinan juga jauh lebih cepat dari cetakan, yang berarti departemen R&D dapat dengan cepat melakukan iterasi beberapa versi bagian, lalu mengujinya atau menilainya sebelum melanjutkan ke produksi.

Serbaguna bahan pemesinan juga berarti perusahaan dapat, misalnya, memesan bagian hasil pemesinan dalam beberapa alloy logam atau plastik komposit berbeda untuk melihat mana yang berkinerja terbaik dalam kondisi pengujian.

3. Kebebasan desain

Bagian hasil pemesinan dapat memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran. Ini karena pemesinan CNC tidak tunduk pada batasan desain cetakan yang ekstrem seperti dinding tipis dan tapering; bagian hasil pemesinan dapat tebal dan kokoh, tetapi fiturnya juga dapat halus dan detail.

Meskipun bagian hasil pemesinan memiliki beberapa keterbatasan ketika berkaitan dengan, misalnya, bagian internal dan saluran dalam, pemesinan masih merupakan salah satu proses manufaktur yang paling fleksibel secara geometris.

Bagian cetak, sebaliknya, harus memiliki dinding tipis dan mengikuti kriteria desain yang lebih ketat secara umum.

Bahkan cetak 3D, umumnya dianggap salah satu teknik manufaktur terbaik dalam hal kebebasan desain, memiliki keterbatasan seperti menghindari overhang. (Dan struktur dukungan yang luas mungkin diperlukan untuk desain yang lebih kompleks dan menyebar, yang harus dihapus dengan langkah post-proses yang mahal.)

4. Kualitas

Bagian hasil pemesinan dapat dibuat dengan standar yang sangat tinggi. Lebih penting lagi, pelanggan dapat menentukan toleransi yang harus dipenuhi oleh tukang mesin. Ini berarti tukang mesin atau operator mesin dapat mengambil waktu tambahan pada bagian dengan toleransi sempit dan fitur individual.

Sementara cetakan injeksi juga dapat dibuat dengan toleransi sempit, setiap cetakan individual tidak dapat dipertahankan dengan standar yang begitu tinggi. Cetakan yang diproduksi di akhir masa pakai cetakan mungkin kurang memiliki definisi dibandingkan unit-unit sebelumnya.

5. Waktu produksi

Bagian hasil pemesinan dapat dibuat lebih cepat daripada bagian yang dibuat melalui proses produksi lain seperti cetakan.

Ini sebagian disebabkan oleh tidak adanya alat yang memerlukan tenaga kerja intensif, tetapi proses manufaktur itu sendiri juga sangat efisien: beberapa pusat pemesinan yang lebih cepat dilengkapi dengan rel panduan linear memiliki laju cepat sekitar 4.000 sentimeter per menit (meskipun bagian sebenarnya tidak boleh dipemesinan pada kecepatan tersebut).

Sifat satu langkah pemesinan dan kecepatan pusat pemesinan CNC menggabungkan untuk membuat bagian hasil pemesinan beberapa yang paling cepat dibuat (dalam volume rendah), mengurangi waktu produksi untuk waktu ke pasar yang lebih singkat dan prototipe cepat yang praktis.

6. Perubahan

Karena bagian hasil pemesinan CNC dibuat dari file CAD digital, mungkin untuk membuat perubahan pada desain digital tersebut hingga momen pembuatan.

Ini berguna selama R&D dan prototipe, ketika insinyur mungkin ingin melakukan penyesuaian fraksional pada bagian hasil pemesinan atau membuat beberapa versi. Ini juga mengurangi kemungkinan limbah, karena bagian cacat lebih jarang dibuat.

Ini adalah keuntungan signifikan bagian hasil pemesinan dibandingkan bagian cetak: alat tidak dapat dengan mudah diubah, dan akan menjadi pemborosan uang yang besar untuk membuat cetakan baru jika diperlukan perubahan terakhir saat ini.

7. Kekuatan

Bagian hasil pemesinan dipotong dari potongan padat bahan yang dikenal sebagai blank, yang biasanya telah dicetak atau diekstrusi. Ini membuatnya sangat kuat dibandingkan, misalnya, bagian cetak 3D, yang dapat jauh lebih lemah di satu sumbu di mana satu lapisan dibangun di atas lapisan lainnya.

Banyak bagian hasil pemesinan juga lebih kuat dari setara cetakannya, karena bagian cetak harus memiliki dinding tipis dan oleh karena itu terbatas dalam hal kinerja mekanis.

8. Finishing permukaan

Bagian hasil pemesinan menghindari masalah kualitas permukaan yang terkait dengan cetakan seperti garis aliran, jetting, dan flash di garis pemisahan. Dengan sejumlah besar post-proses yang sedang, bagian hasil pemesinan dapat dibawa ke standar yang sangat tinggi dalam hal finishing permukaan.

Pemesinan juga memberikan finishing permukaan yang jauh lebih baik daripada cetak 3D, bahkan sebelum post-proses dilakukan. Cetak 3D, terutama cetakan FDM, dapat meninggalkan garis lapisan yang terlihat pada permukaan bagian yang harus dihaluskan melalui pengikisan atau perawatan kimia. Bagian hasil pemesinan tidak memiliki garis lapisan ini.

Cara merancang bagian hasil pemesinan

Selalu terbaik untuk menerapkan prinsip desain untuk manufaktur (DfM): rancang bagian berdasarkan proses manufaktur yang akan digunakan. Bagian untuk pemesinan perlu dirancang berbeda dari, misalnya, bagian untuk cetak 3D.

Untungnya, bagian hasil pemesinan tidak sulit dirancang — asalkan beberapa aturan diikuti. Aturan ini diuraikan di bawah ini.

Undercuts

Undercuts adalah potongan pada workpiece yang tidak dapat dieksekusi menggunakan alat potong standar (karena bagian bagian menghalanginya). Mereka memerlukan alat potong khusus — yang berbentuk T, misalnya — dan pertimbangan desain khusus.

Karena alat potong dibuat dalam ukuran standar, dimensi undercut harus dalam milimeter bulat untuk cocok dengan alat. (Untuk potongan standar ini tidak masalah, karena alat dapat bergerak maju mundur dalam kenaikan kecil.)

Lebar undercut dapat bervariasi dari 3–40 mm, tergantung pada alat potong, dengan kedalaman undercut hingga dua kali lipat lebarnya.

Jika undercut dapat dihindari sepenuhnya, bagian hasil pemesinan dapat dibuat jauh lebih cepat dan dengan usaha yang lebih sedikit.

Ketebalan dinding

Berbeda dengan bagian cetak, yang bereformasi jika dinding terlalu tebal, bagian hasil pemesinan tidak dapat menangani dinding yang terlalu tipis. Desainer harus menghindari dinding tipis, atau menggunakan proses seperti cetak injeksi jika dinding tipis merupakan bagian integral dari desain.

Saat pemesinan, ketebalan dinding harus minimal 0,8 mm (logam) atau 1,5 mm (plastik).

Protrusions

Seperti dinding tipis, bagian yang mencolok tinggi sulit dipemesinan, karena getaran alat potong dapat merusak bagian atau menghasilkan akurasi lebih rendah.

Fitur yang mencolok harus memiliki tinggi tidak lebih dari empat kali lipat lebarnya.

Cavities, holes, dan threads

Saat merancang bagian hasil pemesinan, penting untuk diingat bahwa lubang dan cavitasi tergantung pada alat potong.

Cavitasi dan kantong dapat dipemesinan ke dalam bagian hingga kedalaman empat kali lipat lebar cavitasi. Cavitasi yang lebih dalam akan menghasilkan fillet — tepi bulat daripada tepi tajam — karena diameter alat potong yang diperlukan.

Lubang, yang dibuat dengan bor, juga harus memiliki kedalaman tidak lebih dari empat kali lipat lebar bor. Dan diameter lubang harus, jika memungkinkan, sesuai dengan ukuran bor standar.

Thread, yang digunakan untuk menyisipkan perekat seperti baut, tidak perlu lebih dalam dari tiga kali lipat diameter.

Skala

Bagian hasil pemesinan CNC terbatas dalam ukuran karena dibuat dalam ruang bangunan mesin. Bagian yang digiling harus berukuran tidak lebih dari 400 x 250 x 150 mm; bagian yang dibubut harus berukuran tidak lebih dari Ø 500 mm x 1000 mm.

Dimensi yang lebih besar mungkin dengan mesin yang lebih besar, tetapi ini harus dibahas dengan tukang mesin sebelum pembuatan.

Bahan bagian hasil pemesinan

Bagian hasil pemesinan dapat dibuat dari banyak bahan berbeda, termasuk logam dan plastik.

Namun, beberapa bahan lebih mudah dipemesinan dari yang lain. Bahan yang sangat keras sulit ditembus dengan alat potong dan dapat menyebabkan alat getaran lebih banyak (akibatnya mengurangi kualitas). Bahan yang sangat lembut dan bahan dengan titik leleh sangat rendah mungkin bereformasi saat kontak dengan alat potong.

Bahan bagian hasil pemesinan yang paling umum tercantum di bawah ini. Bahan lain juga dapat dipemesinan atas permintaan kepada produsen.

Logam: Aluminium, Besi, Stainless Steel (17-4, Inconel 625 & 718), Magnesium, Titanium, Seng, Kuningan, Perunggu, Tembaga.

Plastik: ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA (Akrilik), PAGF30, PCGF30, Teflon, DHPE, HDPE, PPS, PEEK. (Kurang umum: PA GF50, PPS GF50.)

Finishing permukaan bagian hasil pemesinan

Bagian hasil pemesinan dapat diperlakukan setelah pemesinan untuk mengubah tekstur dan penampilan permukaannya. Finishing dapat fungsional atau kosmetik.

As-machined: Tidak ada finishing permukaan yang ditambahkan. Ini cocok untuk banyak komponen internal, non-kosmetik fungsional.

Bead blasted: Proses bead blasting melibatkan penembakan media abrasif pada bagian hasil pemesinan, meninggalkannya dengan penampilan mat. Proses dapat disesuaikan untuk memberikan tingkat kekasaran tertentu. Ini mungkin tidak cocok untuk fitur halus, karena bead blasting menghapus materi dan oleh karena itu mempengaruhi geometri bagian hasil pemesinan.

Anodized: Proses passivasi elektrolitik anodisasi cocok untuk bagian hasil pemesinan aluminium, membuat lapisan warna yang tahan gores. Anodisasi tipe II menciptakan finishing tahan korosi; tipe III lebih tebal dan menciptakan resistensi aus di samping resistensi korosi.

Powder coated: Selama proses powder coating, bubuk cat (dalam warna pilihan desainer) disemprotkan pada bagian hasil pemesinan, yang kemudian dipanggang dalam oven. Ini menciptakan lapisan yang kuat, tahan aus, dan tahan korosi yang lebih tahan lama daripada lapisan cat standar.

Toleransi bagian hasil pemesinan

Bagian hasil pemesinan dapat dibuat dengan toleransi sempit, yang mungkin diperlukan untuk komponen mekanis kritis yang berinteraksi dengan komponen lain. Toleransi yang lebih longgar dapat dipilih untuk prototipe dan bagian non-mekanis.

Aplikasi bagian hasil pemesinan

Bagian hasil pemesinan digunakan dalam hampir semua industri, mulai dari penerbangan hingga kedokteran. Beberapa bagian sehari-hari dan spesifik sektor yang populer tercantum di bawah, diikuti oleh aplikasi dalam industri spesifik.

Bagian hasil pemesinan umum:

• Perekat
• Badir klep
• Sendi bola
• Gigi gigi
• Poros
• Casing
• Bracket
• Roller

Penerbangan

Bagian penerbangan yang dapat dipemesinan meliputi komponen mesin prototipe, panel bahan bakar, komponen roda landas, dan pendukung mesin.

Otomotif

Bagian otomotif yang dipemesinan meliputi komponen pengujian fungsi seperti sistem pencahayaan, mesin, transmisi & pengarahan, serta bagian kustom satu-satunya.

Kedokteran

Bagian titanium dan stainless steel yang dipemesinan meliputi implan, peralatan medis, dan alat bedah seperti skalpel.

Produk konsumen

Bagian hasil pemesinan ditemukan di barang rumah tangga dan peralatan. Peralatan olahraga juga dapat dipemesinan CNC, sementara banyak komponen logam dan plastik yang dipemesinan ditemukan di elektronik konsumen. Item seperti casing laptop, konektor, dan soket semuanya dapat dipemesinan.

Cara outsource bagian hasil pemesinan

Perusahaan hardware besar dan kecil sering mengoutsourcing kebutuhan pemesinan CNC mereka ke pakar. Bahkan untuk prototipe, seringkali masuk akal untuk menggunakan perusahaan pemesinan CNC pihak ketiga daripada solusi internal, karena ruang pabrik dan keterampilan manusia yang diperlukan untuk mengoperasikan peralatan pemesinan.

Memilih produsen untuk membuat bagian hasil pemesinan bisa terlihat menakutkan, tetapi fokus pada faktor dan praktik berikut mungkin membuatnya lebih sederhana.

• Sertifikasi: Sertifikasi ISO khususnya adalah pedoman yang baik untuk mengidentifikasi perusahaan pemesinan yang kompeten, meskipun itu tidak akan memberi tahu Anda tentang cakupan kemampuan perusahaan.
• Mulut ke mulut: Bicara dengan perusahaan hardware lain yang telah mengontrak produsen di daerah tersebut dan temukan pengalaman mereka dalam outsource bagian hasil pemesinan.
• Permintaan informasi: Setelah Anda mendirikan kontak dengan perusahaan, terus bertanya hingga Anda puas bahwa mereka tahu bagaimana mengeksekusi proyek Anda. Jika mereka tidak dapat memberikan jawaban yang jelas, mereka mungkin bukan mitra yang cocok untuk outsource.
• Kunjungi pabrik: Jika memungkinkan, kunjungi mitra outsource potensial Anda untuk melihat bagaimana mereka memesinan bagian. Dalam beberapa kasus, mungkin mungkin untuk menyewa agen manufaktur untuk mengatur kunjungan ke beberapa situs di daerah tertentu.
• RfQs: Kirim RfQ ke beberapa perusahaan pemesinan yang telah dipendekkan untuk mendapatkan ide tentang siapa yang dapat menawarkan harga terbaik.

Saat mengatur manufaktur bagian hasil pemesinan yang di-outsource, mungkin membantu untuk mengamati tips berikut.

• Ikuti pedoman DfM: Pastikan desain bagian digital Anda mengikuti pedoman pemesinan: tidak ada dinding tipis, lubang dengan kedalaman terbatas, dll.
• Gunakan standar universal: Kirim gambar teknis lengkap dengan file digital Anda untuk menghilangkan ambigu, dan gunakan standar universal untuk menghindari kesalahpahaman.
• NDA: Tandatangani perjanjian non-disclosure saat mengoutsource bagian hasil pemesinan. Ini secara mencegah produsen dari mengungkapkan atau menggunakan kembali desain Anda.
• Pertimbangkan waktu pengiriman: Bagian yang di-outsource membutuhkan waktu lebih lama untuk tiba daripada bagian internal, jadi pertimbangkan waktu pengiriman jika bekerja dengan tenggat waktu yang ketat.
• Siapkan pembayaran: Untuk pesanan pertama, produsen kemungkinan besar akan memerlukan pembayaran muka, meskipun Anda mungkin dapat memesan pada kredit untuk pesanan berikutnya.