Kako spojiti 3D štampanje metala i CNC mašinsku obradu na najrazumniji način?

一, Tehnološka komplementarnost: logična promjena iz "opozicije" u "simbiozu"
3D štampanje metala (koristeći SLM/DMLS tehnologiju kao primjer) koristi laser za topljenje metalnog praha sloj po sloj, što omogućava izgradnju složenih unutrašnjih struktura odjednom. Njegove glavne prednosti su:
Proboj u strukturnim stupnjevima slobode: sposoban da napravi rešetkaste strukture, konformne kanale za hlađenje, neravne površine i druge stvari koje tipične CNC mašine ne mogu. Na primjer, tijelo određenog hidrauličkog ventila dobija poređane krugove ulja kroz 3D štampanje, što kanal protoka čini 300% složenijim. CNC obrada zahtijeva mnogo stezaljki i teško je osigurati da zaptiva.
Aditivna proizvodnja ne troši nikakav materijal, a stopa iskorištenja materijala može biti iznad 90%, što je daleko veće od stope od 50% do 70% za CNC obradu.
Kapacitet brzog ponavljanja: Nakon promjene digitalnog modela, može se odmah odštampati bez potrebe za prelivanjem. Time je skraćeno vrijeme potrebno za razvoj nove robe sa mjeseci na dane.
Ali početna tačnost (± 0,04 mm) i hrapavost površine (Ra12,5 μm) 3D štampe otežavaju ispunjavanje potreba visoke{3}}precizne montaže. Tada CNC obrada postaje veoma važna:
Korekcija veličine: Da biste nadoknadili deformaciju skupljanja tokom štampe, treba da glodate površinu vođice alatne mašine sa preciznošću od ± 0,02 mm.
Završna obrada površine: Precizno glodanje podiže hrapavost površine sa Ra12,5 μm u livenom stanju na Ra1,6 μm, a poliranje ogledala može je čak podići na Ra0,2 μm.
Ključna karakteristika strojne obrade: CNC je odličan u izvođenju svih vrsta lokalne obrade, kao što je izrada krajnjih površina s visokom preciznošću i rupa s navojem s visokom preciznošću.
2, Uobičajeni slučaj upotrebe je kada trebate ispuniti zahtjeve za složenu strukturu i preciznost.
1. U vazduhoplovnom biznisu, mora postojati ravnoteža između lakoće i mogućnosti da nosite veliku težinu.
Jedna avio kompanija koristi metodu "3D štampanje+CNC" za izradu komora za sagorevanje motora:
Proces 3D štampanja: Štampanje komplikovanih oblika sa konformnim kanalima za hlađenje od Inconel 718, visokotemperaturne legure na bazi nikla-bazirane{3}}. Ovo čini konstrukcije 35% lakšim i sposobnim da izdrže temperature do 1200 stepeni.
CNC proces: Ultra-precizna obrada zaptivne površine do ravnosti od 0,01 mm kako bi se osiguralo da radi dobro u situacijama visokog-pritiska.
Provjera efekta: Proizvodni ciklus je 60% kraći nego kod standardnih metoda livenja i zavarivanja, a vijek trajanja je dvostruko duži.
2. Medicinski implantati: mješavina personalizacije i biokompatibilnosti
Kako se prave ortopedski implantati od legure titana:
3D štampa: Koristeći CT podatke od pacijenta, odštampajte porozno femoralno stablo sa poroznošću od 60% do 80% i veličinom pora od 200 do 500 μm. Ovo će oponašati oblik prirodnih koštanih trabekula.
CNC obrada: precizno glodanje konusne površine za spajanje koja dodiruje šupljinu koštane srži kako bi se osiguralo da ispunjava toleranciju na nivou H7 i postigla biološku fiksaciju.
Površinska obrada: pjeskarenje i eloksiranje čine površinu grubljom, što pomaže stanicama kostiju da se zalijepe za nju.
3. Industrijski kalupi: dobar balans između komplikovanih kanala protoka i dobrog hlađenja
Određena kompanija za proizvodnju kalupa koristi miješano proizvodno rješenje:
3D štampa čini jezgro kalupa sa tri sloja unutrašnjih kanala za hlađenje odjednom. Ovo čini hlađenje 30% efikasnijim i rešava problem curenja koji se dešava sa standardnim spajanjem blokova.
CNC obrada: polirajte površinu odvajanja do Ra0,4 μm kako biste olakšali uklanjanje plastičnih dijelova.
Poređenje troškova: Trošak po komadu je pao za 42% i nema potrebe da brinete o ostacima kalupa zbog izobličenja zavarivanja.
3, Put integracije procesa: poboljšanje cijelog procesa od dizajna do naknadne{1}}obrade
1. Faza dizajna: Optimizirajte topologiju ovisno o granicama proizvodnog procesa.
DFAM (Dizajn za aditivnu proizvodnju): korištenje metode generiranja rešetkaste strukture za prepolovljenje težine uz zadržavanje čvrstoće.
Rezervirani dodatak za obradu: Odvojite 0,3–0,5 mm za elemente koji trebaju CNC doradu, kao što su montažne površine i postavljanje rupa. Ovo će spriječiti da uzorci slojeva za štampanje utiču na tačnost.
Optimizacija potporne strukture: Koristite simulacijsku analizu da biste smanjili količinu potpore, a istovremeno se uvjerite da je i dalje lako doći do CNC alata. Na primjer, oslonac za određeni nosač za avijaciju se postavlja na neobrađenu površinu, što skraćuje vrijeme CNC obrade za 30%.
2. Faza štampanja: Zajednički rad na regulaciji postavki i naknadnoj-obradi
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) kako bi se prah rasporedio ravnomjernije i smanjio poroznost na manje od 0,5%.
Tehnika termičke obrade uključuje žarenje za ublažavanje naprezanja na 650 stepeni tokom 2 sata i vruće izostatičko presovanje (HIP) za podizanje gustine na iznad 99,9%.
Kontrola pravca: Koristite softver Magics da pronađete najbolji ugao za postavljanje elemenata kako biste smanjili količinu potpore potrebne za viseće konstrukcije.
3. Faza CNC obrade: pet-osna veza i pametna kompenzacija
Pet-osni obradni centar: Siemens 840D sistem se koristi za stezanje i obradu složenih površina u jednom potezu, što sprečava greške u pozicioniranju.
Tehnologija digitalnih blizanaca: korištenje Vericut simulacije za predviđanje kako će se obrada promijeniti i prilagođavanje modela prije vremena. Na primjer, simulacija je poboljšala tačnost konture date lopatice turbine sa ± 0,05 mm na ± 0,02 mm.
Na mašinskoj inspekciji: Korištenje Renishaw sondi za praćenje dimenzija obrade u realnom vremenu i ispravljanje grešaka koje se događaju zbog trošenja alata.
4. Faza površinske obrade: kombinacija funkcionalizacije i ornamentike
Tretman pjeskarenjem: Koristite staklene perle od 120 mesh kako biste napravili hrapavost površine Ra3,2 μm kako biste pomogli da se premaz bolje drži.
Mikrolučna oksidacija: Napravite keramički premaz debljine 10 μm na površini legure titana. Film je tvrd 1000HV i pet puta otporniji na habanje.
PVD premaz: Nanošenje TiN premaza čini površinu tvrđom (2200HV) i daje joj zlatni izgled.