Kā vissaprātīgākajā veidā apvienot metāla 3D drukāšanu un CNC apstrādi?

一, Tehnoloģiskā komplementaritāte: loģiska pāreja no "opozīcijas" uz "simbiozi"
Metāla 3D drukāšanā (izmantojot SLM/DMLS tehnoloģiju kā piemēru) tiek izmantots lāzers, lai slāni pa slānim izkausētu metāla pulveri, ļaujot vienlaikus uzbūvēt sarežģītas interjera konstrukcijas. Tās galvenās priekšrocības ir:
Izrāviens strukturālajās brīvības pakāpēs: spēj izgatavot režģa struktūras, konformālus dzesēšanas kanālus, nelīdzenas virsmas un citas lietas, ko nevar parasts CNC iekārtas. Piemēram, noteiktam hidrauliskā vārsta korpusam, izmantojot 3D drukāšanu, tiek sadalītas eļļas ķēdes, kas padara plūsmas kanālu par 300% sarežģītāku. CNC apstrādei ir vajadzīgas daudzas skavas, un ir grūti pārliecināties, ka tā noblīvē.
Piedevu ražošana netērē materiālu, un materiāla izmantošanas līmenis var būt virs 90%, kas ir daudz lielāks par 50% līdz 70% CNC apstrādei.
Iespēja ātri atkārtot: pēc digitālā modeļa nomaiņas to var izdrukāt uzreiz, bez nepieciešamības to pārveidot. Tas ir samazinājis laiku, kas nepieciešams jaunu preču izstrādei, no mēnešiem līdz dienām.
Taču 3D drukāšanas sākotnējā precizitāte (± 0,04 mm) un virsmas raupjums (Ra12,5 μm) apgrūtina augstas-precizitātes montāžas vajadzības. Šajā gadījumā CNC apstrāde kļūst ļoti svarīga:
Izmēra korekcija: lai kompensētu saraušanās deformāciju drukāšanas laikā, darbgalda vadotnes virsma ir jāfrēzē ar precizitāti ± 0,02 mm.
Virsmas apdare: precīza frēzēšana palielina virsmas raupjumu no Ra12,5 μm as-izliešanas stāvoklī līdz Ra1,6 μm, un spoguļpulēšana var to palielināt pat līdz Ra0,2 μm.
Galvenā apstrāde: CNC lieliski spēj veikt visa veida lokālo apstrādi, piemēram, augstas precizitātes gala virsmu un augstas precizitātes vītņotus caurumus.
2, Izplatīts lietošanas gadījums ir tad, kad jums ir jāatbilst gan sarežģītai struktūras, gan precizitātes prasībām.
1. Aviācijas un kosmosa biznesā ir jābūt līdzsvaram starp vieglumu un spēju izturēt lielu svaru.
Viens aviācijas un kosmosa uzņēmums izmanto "3D printing + CNC" metodi, lai izgatavotu dzinēja sadegšanas kameras:
3D drukāšanas process: sarežģītu formu drukāšana ar konformāliem dzesēšanas kanāliem no Inconel 718, augstas temperatūras sakausējuma uz niķeļa{2}}bāzes. Tas padara konstrukcijas par 35% vieglākas un spēj izturēt temperatūru līdz 1200 grādiem.
CNC process: īpaši-precīza blīvējuma virsmas apstrāde līdz 0,01 mm līdzenumam, lai pārliecinātos, ka tā labi darbojas augsta spiediena apstākļos.
Efekta pārbaude: ražošanas cikls ir par 60% īsāks nekā ar standarta liešanas un metināšanas metodēm, un noguruma kalpošanas laiks ir divreiz ilgāks.
2. Medicīniskie implanti: personalizācijas un bioloģiskās saderības kombinācija
Kā tiek izgatavoti titāna sakausējuma ortopēdiskie implanti:
3D drukāšana: izmantojot pacienta CT datus, izdrukājiet porainu augšstilba kaula stublāju ar porainību no 60% līdz 80% un poru izmēru no 200 līdz 500 μm. Tas atdarinās dabisko kaulu trabekulu formu.
CNC apstrāde: precīza koniskā savienojuma virsmas frēzēšana, kas pieskaras kaulu smadzeņu dobumam, lai pārliecinātos, ka tā atbilst H7 līmeņa pielaidei un nodrošina bioloģisko fiksāciju.
Virsmas apstrāde: Smilšu strūkla un anodēšana padara virsmu raupjāku, kas palīdz kaulu šūnām pielipt pie tās.
3. Rūpnieciskās veidnes: labs līdzsvars starp sarežģītiem plūsmas kanāliem un labu dzesēšanu
Noteikts veidņu uzņēmums izmanto jauktu ražošanas risinājumu:
3D drukāšana veido veidnes kodolu ar trim iekšējo dzesēšanas kanālu slāņiem vienlaikus. Tas padara dzesēšanu par 30% efektīvāku un novērš noplūžu problēmu, kas rodas ar standarta bloku savienošanu.
CNC apstrāde: nopulējiet atdalīšanas virsmu līdz Ra0,4 μm, lai atvieglotu plastmasas detaļu noņemšanu.
Izmaksu salīdzinājums: izmaksas par vienu gabalu ir samazinājušās par 42%, un nav jāuztraucas par pelējuma lūžņiem no metināšanas deformācijas.
3. Procesa integrācijas ceļš: visa procesa uzlabošana no projektēšanas līdz pēcapstrādei
1. Projektēšanas fāze: optimizējiet topoloģiju atkarībā no ražošanas procesa ierobežojumiem.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): izmantojot režģa struktūras ģenerēšanas metodi, lai samazinātu svaru uz pusēm, vienlaikus saglabājot izturību.
Rezervētā apstrādes pielaide: atvēliet 0,3–0,5 mm elementiem, kuriem nepieciešama CNC apdare, piemēram, montāžas virsmām un caurumu izvietojumiem. Tas neļaus drukas slāņu rakstiem ietekmēt precizitāti.
Atbalsta struktūras optimizācija: izmantojiet simulācijas analīzi, lai samazinātu atbalsta daudzumu, vienlaikus nodrošinot, ka CNC instrumenti joprojām ir viegli pieejami. Piemēram, noteiktas aviācijas kronšteina atbalsts tiek novietots uz neapstrādātas virsmas, kas samazina CNC apstrādes laiku par 30%.
2. Drukāšanas posms: strādājiet kopā, lai regulētu iestatījumus un veiktu pēcapstrādi
Choose spherical powder (flowability>30s/50g), lai pulveris sadalītos vienmērīgāk un samazinātu porainību līdz mazākam par 0,5%.
Termiskās apstrādes tehnika ietver spriedzes mazināšanas rūdīšanu 650 grādu temperatūrā 2 stundas un karsto izostatisko presēšanu (HIP), lai palielinātu blīvumu līdz 99,9%.
Virziena kontrole: izmantojiet Magics programmatūru, lai atrastu labāko leņķi elementu novietošanai, lai samazinātu piekarināmo konstrukciju atbalsta apjomu.
3. CNC apstrādes posms: piecu-asu savienojums un vieda kompensācija
Piecu-asu apstrādes centrs: Siemens 840D sistēma tiek izmantota, lai vienā piegājienā iespīlētu un apstrādātu sarežģītas virsmas, tādējādi novēršot kļūdas pozicionēšanā.
Digitālā dvīņu tehnoloģija: Vericut simulācijas izmantošana, lai prognozētu, kā mainīsies apstrāde, un laicīgi veiktu modeļa korekcijas. Piemēram, simulācija uzlaboja noteiktas turbīnas lāpstiņas kontūras precizitāti no ± 0,05 mm līdz ± 0,02 mm.
Par mašīnas pārbaudi: izmantojiet Renishaw zondes, lai reāllaikā sekotu līdzi apstrādes izmēriem un labotu kļūdas, kas rodas instrumenta nodiluma dēļ.
4. Virsmas apstrādes posms: funkcionalizācijas un ornamentēšanas apvienošana
Apstrāde ar smilšu strūklu: izmantojiet 120 sietu stikla lodītes, lai virsmas raupjums būtu Ra3,2 μm, lai palīdzētu pārklājumam labāk pielipt.
Mikroloka oksidēšana: uz titāna sakausējuma virsmas izveidojiet 10 μm biezu keramikas pārklājumu. Plēve ir 1000HV cieta un piecas reizes izturīgāka pret nodilumu.
PVD pārklājums: TiN pārklājuma uzklāšana padara virsmu cietāku (2200HV) un piešķir tai zeltainu izskatu.