Kako najbolj razumno združiti kovinski 3D tisk in CNC obdelavo?

一, Tehnološka komplementarnost: logična sprememba od "nasprotja" k "simbiozi"
Kovinski 3D-tiskanje (z uporabo tehnologije SLM/DMLS kot primer) uporablja laser za taljenje kovinskega prahu plast za plastjo, kar omogoča gradnjo zapletenih notranjih struktur naenkrat. Njegove glavne prednosti so:
Preboj v strukturnih stopnjah svobode: zmožnost izdelave mrežastih struktur, konformnih hladilnih kanalov, neravnih površin in drugih stvari, ki jih tipični CNC stroji ne morejo. Na primer, telo določenega hidravličnega ventila dobi zamaknjene oljne tokokroge s 3D-tiskanjem, zaradi česar je pretočni kanal 300 % bolj zapleten. CNC obdelava potrebuje veliko sponk in težko je zagotoviti, da tesni.
Aditivna proizvodnja ne zapravlja nobenega materiala, stopnja izkoriščenosti materiala pa je lahko nad 90 %, kar je veliko več kot 50 % do 70 % stopnja za CNC obdelavo.
Zmogljivost hitrega ponavljanja: po spremembi digitalnega modela ga je mogoče natisniti takoj, ne da bi ga bilo treba preoblikovati. To je skrajšalo čas, potreben za razvoj novega blaga, z mesecev na dneve.
Toda zaradi začetne natančnosti (± 0,04 mm) in površinske hrapavosti (Ra12,5 μm) 3D-tiskanja je težko izpolniti potrebe po visoko-natančnem sestavljanju. Takrat postane CNC obdelava zelo pomembna:
Popravek velikosti: Če želite nadomestiti deformacijo zaradi krčenja med tiskanjem, morate površino vodila strojnega orodja rezkati na natančnost ± 0,02 mm.
Končna obdelava površine: Natančno rezkanje poveča površinsko hrapavost z Ra12,5 μm v-litem stanju na Ra1,6 μm, zrcalno poliranje pa jo lahko poveča celo na Ra0,2 μm.
Ključna značilnost strojne obdelave: CNC je odličen pri izvajanju vseh vrst lokalne obdelave, kot je izdelava končnih ploskev z visoko natančnostjo in navojne luknje z visoko natančnostjo.
2, Pogost primer uporabe je, ko morate izpolniti tako zapleteno strukturo kot zahteve glede natančnosti.
1. V letalski in vesoljski dejavnosti mora obstajati ravnotežje med lahkimi in velikimi nosilnostmi.
Eno letalsko podjetje uporablja metodo "3D tiskanje + CNC" za izdelavo zgorevalnih komor za motorje:
Postopek 3D-tiskanja: Tiskanje zapletenih oblik s konformnimi hladilnimi kanali iz Inconel 718, visokotemperaturne-zlitine na osnovi niklja. Zaradi tega so strukture 35 % lažje in lahko prenesejo temperature do 1200 stopinj.
CNC postopek: izjemno-natančna obdelava tesnilne površine do ravnosti 0,01 mm, da se zagotovi dobro delovanje v -pritlačnih razmerah.
Preverjanje učinka: Proizvodni cikel je 60 % krajši kot pri standardnih metodah litja in varjenja, življenjska doba ob utrujenosti pa dvakrat daljša.
2. Medicinski vsadki: mešanica personalizacije in biokompatibilnosti
Kako so izdelani ortopedski vsadki iz titanove zlitine:
3D-tiskanje: z uporabo podatkov CT pacienta natisnite porozno steblo stegnenice s poroznostjo od 60 % do 80 % in velikostjo por od 200 do 500 μm. To bo posnemalo obliko naravnih kostnih trabekul.
CNC obdelava: natančno rezkanje stožčaste spojne površine, ki se dotika votline kostnega mozga, da se zagotovi, da ustreza toleranci ravni H7 in doseže biološko fiksacijo.
Površinska obdelava: peskanje in eloksiranje naredita površino bolj hrapavo, kar pomaga kostnim celicam, da se nanjo oprimejo.
3. Industrijski kalupi: dobro ravnovesje med zapletenimi pretočnimi kanali in dobrim hlajenjem
Določeno podjetje za kalupe uporablja mešano proizvodno rešitev:
3D-tiskanje naredi jedro kalupa s tremi plastmi notranjih hladilnih kanalov naenkrat. Zaradi tega je hlajenje 30 % bolj učinkovito in odpravlja problem puščanja, ki se zgodi pri standardnem spajanju blokov.
CNC obdelava: polirajte ločevalno površino na Ra0,4 μm, da boste lažje odstranili plastične dele.
Primerjava stroškov: Cena na kos se je znižala za 42 % in ni vam treba skrbeti za ostanke plesni zaradi popačenja pri varjenju.
3, Pot integracije procesa: izboljšanje celotnega procesa od načrtovanja do naknadne-obdelave
1. Faza načrtovanja: Optimizirajte topologijo glede na omejitve proizvodnega procesa.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): Uporaba metode generiranja mrežne strukture za prepolovitev teže ob ohranjanju trdnosti.
Rezerviran dodatek za obdelavo: Odložite 0,3–0,5 mm za elemente, ki potrebujejo CNC končno obdelavo, kot so montažne površine in postavitve lukenj. To bo preprečilo, da bi vzorci slojev tiskanja vplivali na natančnost.
Optimizacija podporne strukture: uporabite analizo simulacije, da zmanjšate količino podpore, hkrati pa zagotovite, da so CNC orodja še vedno lahko dostopna. Podpora za določen letalski nosilec je na primer nameščena na neobdelano površino, kar skrajša čas CNC obdelave za 30 %.
2. Faza tiskanja: Sodelujte pri urejanju nastavitev in naknadni-obdelavi
Choose spherical powder (flowability>30 s/50 g), da se prah bolj enakomerno porazdeli in zmanjša poroznost na manj kot 0,5 %.
Tehnika toplotne obdelave vključuje žarjenje za razbremenitev napetosti pri 650 stopinjah za 2 uri in vroče izostatično stiskanje (HIP), da se gostota dvigne nad 99,9 %.
Nadzor smeri: s programsko opremo Magics poiščite najboljši kot za postavitev elementov, da zmanjšate količino podpore, ki je potrebna za viseče konstrukcije.
3. Stopnja CNC obdelave: pet-osna povezava in pametna kompenzacija
Pet{0}}osni obdelovalni center: sistem Siemens 840D se uporablja za vpenjanje in obdelavo kompleksnih površin v enem zamahu, kar preprečuje napake pri pozicioniranju.
Tehnologija digitalnega dvojčka: uporaba simulacije Vericut za predvidevanje, kako se bo strojna obdelava spremenila, in prilagajanje modela pred časom. Na primer, simulacija je izboljšala natančnost obrisa dane turbinske lopatice z ± 0,05 mm na ± 0,02 mm.
Pri pregledu stroja: uporaba sond Renishaw za spremljanje dimenzij obdelave v realnem času in odpravljanje napak, do katerih pride zaradi obrabe orodja.
4. Stopnja površinske obdelave: kombinacija funkcionalizacije in ornamentacije
Obdelava s peskanjem: Uporabite steklene kroglice velikosti 120 mesh, da naredite hrapavost površine Ra3,2 μm, da se premaz bolje oprime.
Mikro obločna oksidacija: Na površini titanove zlitine naredite keramično prevleko debeline 10 μm. Folija je trda 1000HV in petkrat bolj odporna na obrabo.
PVD premaz: nanos TiN premaza naredi površino tršo (2200HV) in ji da zlat videz.