Ali je po kovinskem 3D tiskanju potrebno izvesti CNC natančno obdelavo?

1. Jedro tehnologije: sposobnost aditivnih in subtraktivnih materialov, da delujejo skupaj
Glavna razlika med CNC natančno obdelavo in kovinskim 3D tiskanjem je tisto, zaradi česar delujeta skupaj v proizvodnem procesu:
Različni načini oblikovanja
Kovinski 3D-tiskanje izdeluje stvari s taljenjem kovinskega prahu eno plast naenkrat. Na površini so značilni plastni vzorci in sledi taline. Lahko pride do težav z mikrostrukturo, kot so prašek, ki se ni zlepil, in mikropore. CNC natančna obdelava uporablja rezanje z orodjem za odstranjevanje materialov, kar ustvarja zrcalni učinek z Ra0,8 μm ali manj, in lahko upravlja tolerance dimenzij do ± 0,01 mm.
Omejitev procesnih zmogljivosti
3D tiskanje ima nekaj prednosti. Lahko na primer izdela zapletene strukture, ki jih je težko izdelati s starejšimi metodami, kot so konformni hladilni kanali, rešetkaste strukture za zmanjšanje teže in votline s številnimi koti. Na primer, rezilo določenega letalskega motorja uporablja 3D-tiskanje, da naredi notranjost votlo, kar zmanjša težo za 40 %, hkrati pa ohrani trdnost strukture.
Prednosti CNC obdelave: učinkovitejša obdelava običajnih oblik, kot so ravnine in valji, in ni potrebe po obvladovanju ostankov podpornih struktur. Na primer, CNC rezkanje je naredilo površinsko hrapavost določene gredi avtomobilskega menjalnika Ra0,4 μm, kar je izpolnilo potrebe po odpornosti proti obrabi za visoko-hitrost vrtenja.
Trend hibridne proizvodnje
Hibridna metoda "3D tiskanje + CNC precizna obdelava" postaja standard v industriji. Na primer, podjetje, ki izdeluje natančne kalupe, uporablja 3D-tiskanje za izdelavo jedra kalupa s tremi plastmi notranjih hladilnih kanalov. Nato uporabijo CNC strojno obdelavo, da naredijo proces hlajenja 30 % učinkovitejši in skrajšajo dobavni rok s 14 dni na 5 dni.
2. Povpraševanje industrije: različna merila za hrapavost površine
različne industrije imajo različne potrebe po kakovosti površine, kar neposredno vpliva na potrebo po CNC natančni obdelavi:
Področje letalstva
Deli morajo biti sposobni prenašati težke pogoje (visoka temperatura, visok tlak in velika obremenitev), površinske napake pa lahko povzročijo razpoke zaradi utrujenosti.
Pogost primer je, da CNC obdelava zmanjša hrapavost tesnilne površine z Ra12 μm na Ra0,8 μm, ko je določen tip šobe raketnega motorja natisnjen s 3D. To podaljša življenjsko dobo tesnjenja pri visokih temperaturah od 50-krat do 200-krat.
Izbira postopka: ključni deli, kot so tesnilne površine in spojne površine, morajo biti CNC natančno obdelani. Ne-nosilne površine lahko obdržijo natisnjene teksture za prihranek teže.
Področje medicinskih vsadkov
Bistvena zahteva: Hrapavost površine vpliva na verjetnost pritrditve kostnih celic in razmnoževanje bakterij.
Proteza kolčnega sklepa iz titanove zlitine mora imeti kakovost površine Ra1,5–2,5 μm, da se lahko kost vraste vanjo. Določeno podjetje izdeluje protetična telesa s 3D tiskanjem. Nato za bolj gladko površino na Ra0,8 μ m uporabijo kombinacijo kemičnega poliranja in CNC poliranja. S tem se ohrani mikroporozna struktura, ki je nastala s tiskom, zaradi česar je telo bolj kompatibilno z živimi bitji.
Izbira pravega postopka: funkcionalna površina potrebuje CNC natančno rezanje, medtem ko lahko strukturna površina ohrani natisnjeno teksturo.
V svetu zabavne elektronike
Gladkost površine je ključni dejavnik, ki vpliva na to, kako izdelek izgleda in kako dobro optično deluje.
V tipičnem scenariju je CNC obdelava znižala hrapavost površine 3D-natisnjenega nosilca kamere mobilnega telefona z Ra3,2 μm na Ra0,05 μm. Zaradi tega nosilec odbija več vidne svetlobe, od 85 % do 92 %, kar potrebujejo laserski komunikacijski sistemi.
Izbira postopka: Optično površino je treba obdelati s CNC natančnostjo, medtem ko lahko strukturna površina ohrani natisnjeno teksturo.
Energetska industrija in industrija plesni: Kakovost površine mora najti ravnovesje med odpornostjo proti koroziji in enostavnostjo dela.
Za izdelavo konformnega hladilnega kanala je bilo uporabljeno 3D-natisnjeno jedro brizganega kalupa za avtomobil. Nato je bil peskan, da je bila površina manj hrapava, od Ra15 μm do Ra6,3 μm. To je podaljšalo življenjsko dobo kalupa s 100.000 uporab na 500.000 uporab.
Izbira postopka: za površine, ki se ne dotikajo, lahko uporabite nizko-cenovne metode, kot je peskanje. Za površine, ki se dotikajo, potrebujete CNC natančno obdelavo.
3. Stroškovna-učinkovitost: ekonomska logika izbire procesa
Če se želite odločiti, ali boste uporabili CNC natančno obdelavo, morate natančno preučiti tehnično izvedljivost, dobavni cikel in stroške proizvodnje.
Ocena tehnične izvedljivosti
Strukturna zapletenost: če ima izdelek funkcije, ki jih je težko izdelati s CNC-jem (kot so prečne luknje na notranji strani ali strukture s tankimi-stenami), je lahko 3D-tiskanje edina izbira. Na primer, 3D-tiskanje naredi polno zgorevalno komoro danega letalskega motorja, s čimer se izognemo težavam s koncentracijo napetosti, ki se lahko pojavijo pri tradicionalnih metodah varjenja.
Zahteva za natančnost: CNC natančna obdelava je potrebna, če je zahteva glede tolerance višja od tiste, ki jo lahko naredi 3D-tiskanje (npr. ± 0,01 mm). Na primer, surovec za visoko-natančen zobnik je izdelan s 3D-tiskanjem, CNC brušenje pa dvigne natančnost profila zob z ravni IT8 na raven IT5.
Optimizacija cikla dostave
Pri nujnih naročilih lahko 3D-tiskanje preskoči korak razvoja kalupa in se hitro odzove na "dostavo tiskanja načrta". Podjetje za novo energetsko vozilo je na primer uporabilo 3D-tiskanje za izdelavo prototipa nosilca akumulatorja. Celoten postopek, od načrtovanja do montaže, je trajal le 48 ur.
Če je velikost serije velika (več kot 1000 kosov), je lahko CNC obdelava cenejša za serijsko proizvodnjo. Podjetje za proizvodnjo standardnih delov lahko uporabi CNC serijsko obdelavo povezav iz aluminijeve zlitine, da naredi en izdelek 60 % cenejši od 3D tiskanja.
Nadzor nad skupnimi stroški dostave
Ko uporabljate CNC obdelavo, morate razmišljati o implicitnih stroških, kot so programiranje, vpenjanje in testiranje kalupov. Po drugi strani pa lahko 3D-tiskanje zniža stroške orodij in tveganje iteracij oblikovanja. Na primer, 3D-tiskanje lahko naredi zapleten strukturni del naenkrat, kar zmanjša čas, potreben za menjavo orodij in procesnih poti za 70 %.
Stopnja izkoriščenosti materiala: CNC obdelava običajno porabi od 50 % do 70 % materiala, medtem ko lahko 3D tiskanje porabi več kot 90 %. Na primer, 3D-tiskanje izdeluje določen predmet iz titanove zlitine, ki stane 40 % manj kot CNC rezkanje.