3D-tiskanje in strojna obdelava se pogosto obravnavata kot »konkurenca«, lahko pa sta tudi »partnerja«. Dele za 3D-tiskanje je pogosto treba strojno obdelati, da se proizvedejo višje tolerance in boljša površinska obdelava. Medtem pa je mogoče dele, ki so bili nekoč rezkani iz trdnega kovinskega bloka, 3D natisniti hitreje in v bolj zapletenih oblikah. Vse več hibridnih proizvodnih strojev združuje 3D tiskanje in CNC stroje v en paket za boljšo avtomatizacijo in pospešitev proizvodnje delov. Torej, kako jim gre? Kakšna je prihodnost hibridne proizvodnje?
Proizvajalci hibridne proizvodne opreme pravijo, da hibridna tehnologija premaguje pomanjkljivosti obeh tehnologij in omogoča proizvajalcem, da hitreje in po nižji ceni proizvajajo natančnejše in kakovostnejše dele. Je manj potraten kot samo strojna obdelava, učinkovitejši in natančnejši kot samo 3D-tiskanje, brez potrebe po ročnem premikanju delov ali programiranju dveh različnih delov opreme.
△ Kombinacija neposrednega nanosa energije in CNC rezkanja
Kaj je hibridni tiskalnik CNC-3D?
Hibridna proizvodnja je razmeroma nov pristop, ki združuje aditivne in subtraktivne proizvodne tehnike na enem samem stroju. Ti stroji uporabljajo 3D tiskanje za izdelavo skoraj neto oblik kovinskih ali plastičnih delov. Del nato rezka do zahtevanih toleranc druga enota ali glava orodja v stroju. S hibridno proizvodnjo lahko proizvajalci (in njihove stranke) pridobijo kompleksne geometrije, ki jih ustvari aditivna proizvodnja, in površinsko kakovost rezkanja. Poleg izdelave delov iz nič so ti stroji idealni za dodajanje novih funkcij obstoječim delom, izvajanje popravil delov in nanašanje premazov na dele pred postopki po strojni obdelavi.
Hibridni proizvodni stroji se razlikujejo glede na proizvajalca, vendar na splošno spadajo v dve kategoriji: sekvenčna hibridna proizvodnja in alternativna hibridna proizvodnja
△CNC obdelava po 3D tiskanju za gladko površino
● Zaporedni hibridni proizvodni stroji najprej zaključijo celoten postopek AM, ki proizvede 3D-natisnjene dele skoraj neto oblike, preden vstopijo v subtraktivni postopek.
● Nadomestni hibridni proizvodni stroji preklapljajo med AM in rezkalnimi enotami v celotnem proizvodnem procesu. Nekateri nadomestni hibridni stroji lahko celo AM natisnejo preostanek med obdelavo dela.
Hibridna proizvodnja je izvedljiva rešitev za proizvodnjo prototipov in funkcionalnih delov za končno uporabo poleg popravila obstoječih komponent. Hibridna proizvodnja je še posebej privlačna za manjša podjetja, ki potrebujejo aditivno proizvodnjo in zmogljivosti strojne obdelave. Ti stroji jim omogočajo izdelavo dveh (ali mešanih) delov, ne da bi morali investirati v dva stroja. Obravnava lahko tudi zahtevne zahteve določenih industrij, kot sta kompleksnost delov in produktivnost v avtomobilski in vesoljski industriji.
Prednosti in slabosti hibridnih proizvodnih strojev
Hibridna proizvodnja ima veliko prednosti pred čisto AM ali subtraktivnimi metodami:
●Ena njegovih najpomembnejših prednosti je zmožnost povečanja produktivnosti. Ker proces AM in strojna obdelava potekata na enem stroju, ni potrebe po menjavi delov in ponovnem umerjanju opreme. Obdelovalne celice lahko tudi delno ali v celoti nadomestijo ročno AM naknadno obdelavo, kar prav tako pospeši proizvodnjo.
●Hibridna proizvodnja lahko doseže višjo natančnost in strožje tolerance kot večina posameznih 3D tiskalnikov. Aditivna proizvodnja lahko ustvari bolj zapletene geometrije in strukture delov kot strojna obdelava, kot so integracija delov, notranji kanali in rešetkasto polnjenje. Izdelava celotnega dela na enem stroju tudi zmanjša možnost okvar ali napak pri obdelavi.
●Hibridni stroji omogočajo uporabo več materialov v enem delu, kar ima za posledico znatne izboljšave mehanske zmogljivosti in prihranke pri stroških. Šibkejše dele je mogoče obložiti z močnejšimi kovinami, dodati visoko zmogljive materiale za izboljšanje gibanja delov ali prenosa toplote ali pa prihraniti stroške materiala z uporabo dragih materialov samo tam, kjer so potrebni.
●Hibridna proizvodnja lahko zmanjša začetne naložbe in operativne stroške. Ceneje je takoj kupiti hibridni stroj kot kupiti CNC stroj in industrijski 3D tiskalnik hkrati. En sam hibridni stroj porabi manj energije in zahteva manj prostora kot ločene enote AM in CNC.
△Deli s funkcijami, kot so notranji hladilni kanali
Nedavna študija je pokazala, da hibridna proizvodnja odpravlja zapravljanje subtraktivnih tehnik in zmanjšuje porabo materiala za do 97 odstotkov. Pri DED/CNC strojih je možno tudi dodajanje materiala le na izbrana mesta. Ti uporabniki popravijo poškodovane komponente in pospešijo proizvodnjo z dodajanjem kovine delom, kot so tisti, ki se uporabljajo v pomorski ter naftni in plinski industriji. Hkrati lahko CNC enota obdeluje fine notranje strukture med nanosom materiala.
Kljub ogromnim prednostim hibridna proizvodnja ne ustreza vsem proizvodnim potrebam in ima nekaj pomanjkljivosti:
● Čeprav lahko ti stroji znižajo začetno naložbo, niso poceni in lahko presežejo proračun majhnega podjetja.
●Upravljanje hibridnega stroja je lahko zapleteno in od operaterja zahteva sofisticirano razumevanje 3D-tiskanja in CNC-obdelovanja, da lahko določi najboljši način za izdelavo danega dela.