Inženjer otvara novi crtež: hidraulično kućište prepuno unutrašnjih uljnih kanala, prolaza vode koji se ukrštaju i šupljina slobodnog oblika. 5-osni programator odmah označava problem - rezači ne mogu doseći polovinu funkcija. Razdvajanje dijela, obrada polovica, zatim njihovo zavarivanje ili spajanje vijcima je uobičajeno rješenje. Ta ruta dodaje rizik od zaptivanja, dodatnu opremu, duže vrijeme isporuke i veće troškove.
Praktično pitanje postaje jasno: možemetalne 3D štampane komponenteriješiti geometriju u jednom komadu?
Zašto složene unutrašnje šupljine i dalje predstavljaju izazov za višeosni CNC
Pristupačnost alata postavlja tvrdu granicu. Čak i simultane 5-osne mašine se bore sa dubokim zakrivljenim kanalima ili potpuno zatvorenim prolazima. Jednom kada se omjer dubine-prema-promjeru popne preko otprilike 4:1 ili blokira pristup liniji{8}}vidnosti, trgovine se okreću višestrukim postavkama ili sekundarnom EDM-u.
Kada čista obrada ne uspije, dizajneri podijele dio. Svaki spoj kasnije postaje potencijalni put curenja pod pritiskom. Zavarivanje dovodi do toplinskih{2}}zahvaćenih zona i rezidualnog naprezanja; slijedi pregled i dorada. Za male{4}}do-srednje količine dijelova složene geometrije, ove kazne brzo poskupljuju konvencionalne rute.
Kako 3D štampanje metala rješava problem unutrašnje-šupljine
Postupci aditiva grade sloj po sloj od metalnog praha, tako da domet alata prestaje biti bitan. Unutrašnji kanali gotovo bilo kojeg oblika-kružnog, kvadratnog, granastog ili konformnog-formiraju se kao jedno čvrsto tijelo.
SLM (selektivno lasersko topljenje)
Potpuno topi prah i daje skoro-punu gustinu pogodnu za funkcionalne hidraulične dijelove. Nerastopljeni prah unutar kanala djeluje kao privremena potpora, koja se kasnije uklanja kroz dizajnirane rupe za bijeg (obično 3 mm ili veće).
Industrijska MJF štampa
Najbolje za prototipove polimera-visokih performansi, brzo potvrđujući složene unutrašnje puteve protoka. Za proizvodnju metalnih dijelova, SLM ili sistemi za ubrizgavanje metalnih veziva-preuzimaju vodeću ulogu.
Oba pristupa otvaraju opcije dizajna sa CNC-om ne mogu se podudarati: topološki-optimizirane rešetke koje smanjuju težinu, konformni kanali za hlađenje koji prate konturu dijela i glatki putevi organskog toka koji smanjuju pad pritiska.
Hidraulički razdjelnici za koje je nekada bilo potrebno deset ili više obrađenih komada sada mogu postati jedna metalna 3D štampana komponenta. Manje spojeva znači manje mjesta curenja i jednostavniju montažu.
3D štampa ne zamjenjuje u potpunosti CNC-Gdje hibrid pobjeđuje
Kao-izgrađeni metal 3D štampanje obično drži±0,1 mmi hrapavost površine okoloRa 5–15 µm. Površine za zaptivanje, precizne bušotine i navoji koji zahtevaju strože tolerancije i dalje zahtevaju CNC završnu obradu.
Kovani materijal također zadržava potpuno izotropna svojstva koja zahtijevaju neke aplikacije sa visokim{0}}ciklom. Pri većim količinama bilans troškova se pomiče - kada se programi i uređaji plate, više-osni CNC često postaje jeftiniji za jednostavnije ili umjereno složene oblike.
Realan industrijski odgovor je hibridna proizvodnja. Odštampajte složenu unutrašnju geometriju i telo slobodnog oblika, a zatim obradite samo kritične datume i zaptivne površine. Ova kombinacija daje geometrijsku slobodu aditiva sa preciznošću subtraktivnog rada-i svrstava se među najbolji proces za složene unutrašnje dijelove šupljine u malim{3}}do-srednjim serijama.
Praktične napomene o štampanju internih kanala bez potpornih struktura
Dizajneri mogu izbjeći zarobljene nosače uz nekoliko ponovljivih pravila:
Ova pravila pretvaraju "kako štampati interne kanale bez potpornih struktura" iz teorijskog pitanja u ponovljivu proizvodnu metodu.
Primjer slučaja: Hibridna ruta za hidraulično kućište
Studija slučaja
Nedavni projekat koji je vodio specijalizovani proizvođač metalne 3D štampe uključivao je hidraulično kućište-visokog pritiska sa višestrukim ukrštanim uljnim galerijama i interfejsima za montažu. Čisti više{3}}osni CNC bi zahtijevao tri odvojena dijela, zavarivanje i opsežno testiranje na curenje-procijenjeno vrijeme isporuke od šest do osam sedmica.
Tim je redizajnirao dio za aditiv: samonosivi kanali,-otvori za bijeg praha i dodatni zalihi koji su ostali na svim kritičnim stranama. Kućište je proizvedeno od strane SLM-a od nerđajućeg čelika, rasterećeno-, a zatim završeno na 5-osnoj mašini samo tamo gde su tolerancije to zahtevale.
Vrijeme isporuke je palo naispod dvije sedmice. Jednodijelni dizajn-uklonio je zavarene spojeve. Testiranje pod pritiskom je potvrdilo performanse-bez curenja pri radnom pritisku. Za malu proizvodnu seriju ukupni trošak je bio znatno ispod CNC rute od više{5}} komada.
Smjer industrije
Proizvodnja metalnih aditiva i dalje dobija na udjelu za dijelove čija vrijednost leži u internoj složenosti-hidrauličnim blokovima, konformnim-umetcima za hlađenje alata i laganim razdjelnicima za vazduhoplovstvo. Poređenje CNC-a sa više-osova i 3D štampanja za hidraulična kućišta sve više favorizuje hibridnu rutu kada je geometrija kanala glavni pokretač troškova.Rapid Prototype Technologyomogućava timovima da potvrde performanse protoka u polimeru (često putem industrijskog MJF štampanja) pre nego što se posvete proizvodnji metala. Progresivne prodavnice koje su nekada radile isključivo kao fabrike za CNC mašinsku obradu unutrašnjih šupljina sada rutinski dodaju kapacitet aditiva ili se udružuju sa proizvođačem metalnih 3D štampača kako bi obe opcije bile dostupne.
Često postavljana pitanja
P: Može li 3D štampa u potpunosti zamijeniti CNC za unutrašnje šupljine?
O: Ne. Rešava nedostupne unutrašnje karakteristike i konsoliduje sklopove, ali kritične tolerancije i završne obrade površine skoro uvek zahtevaju CNC završnu obradu.
P: Da li je MJF štampa dovoljno precizno za funkcionalne interne kanale?
A: Industrijska MJF štampaisporučuje konzistentne, izotropne polimerne dijelove i dobro radi za brzu tehnologiju prototipa i ne-nemetalne kanale. Za metalne kanale pod pritiskom, SLM ili mlaziranje metalnog veziva ostaje jači izbor.
P: Šta je jeftinije za male serije-3D štampanje ili višeosni CNC?
O: Za složene unutrašnje šupljine, metalna 3D štampa ili hibridna ruta obično koštaju manje u količinama od jedne do nekoliko desetina jer se izbjegavaju višestruka podešavanja, zavarivanje i rizik od otpada.
P: Mogu li se 3D štampani metalni dijelovi naknadno obrađivati CNC?
O: Da. Ostavljanje zaliha za mašinsku obradu na kritičnim površinama je standardna praksa i daje preciznost potrebnu za zaptivanje i montažu.
Sledeći korak
Ako vaše sljedeće hidraulično kućište, razdjelnik ili dio šupljine potiskuju više-osni CNC izvan praktičnih granica, pošaljite crtež na brzu reviziju proizvodnosti. Specijalizirani proizvođač 3D štampe za metal može pokazati da li čisti aditiv, hibridni aditiv-plus-CNC ili konvencionalna obrada daje najbolji proces za složene unutrašnje šupljine u vašem prozoru volumena i performansi - rutinski skraćujući vrijeme isporuke, uklanjajući tačke curenja i smanjujući ukupne troškove sp{7} u poređenju sa tradicionalnim metodama split{7}.