Da li je potrebno izvršiti CNC preciznu mašinsku obradu nakon 3D štampe metala?

1. Srž tehnologije: sposobnost aditivnih i subtraktivnih materijala da rade zajedno
Glavna razlika između CNC precizne obrade i 3D štampanja metala je ono što ih čini da rade zajedno u procesu proizvodnje:
Različiti načini formiranja
Metalna 3D štampa stvara stvari topljenjem metalnog praha jedan po jedan sloj. Površina pokazuje tipične uzorke slojeva i tragove bazena taline. Mogu postojati problemi sa mikrostrukturom, kao što je prah koji se nije stopio i mikropore. CNC precizna obrada koristi sečenje alatom za uklanjanje materijala, stvarajući efekat ogledala sa Ra0,8 μm ili nižim, i može upravljati tolerancijama dimenzija unutar ± 0,01 mm.
Ograničenje mogućnosti procesa
3D štampa ima neke prednosti. Na primjer, može napraviti komplicirane strukture koje je teško napraviti korištenjem starijih metoda, kao što su konformni kanali za hlađenje, strukture za smanjenje težine rešetke i šupljine s mnogo kutova. Na primjer, oštrica određenog avionskog motora koristi 3D štampanje kako bi unutrašnjost napravila šupljom, što smanjuje težinu za 40% uz zadržavanje čvrstoće strukture.
Prednosti CNC obrade: Efikasnija obrada uobičajenih oblika kao što su ravni i cilindri, i nema potrebe da se nosite sa zaostalim nosećim strukturama. Na primjer, CNC glodanjem je napravljena hrapavost površine određene osovine prijenosa automobila Ra0,4 μm, što je zadovoljilo potrebe otpornosti na habanje za-brzinu rotacije.
Trend hibridne proizvodnje
Hibridna metoda "3D štampa + CNC precizna obrada" postaje standard u industriji. Na primjer, kompanija koja proizvodi precizne kalupe koristi 3D štampanje da napravi jezgro kalupa sa tri sloja unutrašnjih kanala za hlađenje. Zatim koriste CNC mašinsku obradu kako bi proces hlađenja učinili 30% efikasnijim i smanjili vreme isporuke sa 14 dana na 5 dana.
2. Potražnja industrije: različiti kriteriji za hrapavost površine
različite industrije imaju različite potrebe za kvalitetom površine, što direktno utiče na potrebu za CNC preciznom obradom:
Oblast vazduhoplovstva
Dijelovi moraju biti u stanju podnijeti teške uvjete (visoka temperatura, visoki tlak i veliko naprezanje), a površinski nedostaci mogu dovesti do zamornih pukotina.
Čest primjer je da CNC obrada smanjuje hrapavost brtvene površine sa Ra12 μm na Ra0,8 μm kada se određeni tip mlaznice raketnog motora 3D štampa. Time se produžava vek brtvljenja na visokim temperaturama od 50 puta do 200 puta.
Odabir procesa: Ključni dijelovi, kao što su zaptivne površine i površine koje se spajaju, moraju biti precizno obrađene CNC mašinom. Ne-noseće površine mogu zadržati štampane teksture radi uštede na težini.
Oblast medicinskih implantata
Osnovni zahtjev: hrapavost površine utječe na vjerovatnoću vezivanja koštanih ćelija i proliferacije bakterija.
Proteza zgloba kuka od legure titana mora imati kvalitet površine od Ra1,5–2,5 μm kako bi kost mogla urasti u nju. Određena kompanija proizvodi protetska tijela pomoću 3D printanja. Zatim, da bi površina bila glađa do Ra0,8 μm, koriste kombinaciju hemijskog poliranja i CNC poliranja. Ovo zadržava mikroporoznu strukturu koja je nastala štampanjem, što čini tijelo kompatibilnijim sa živim bićima.
Odabir pravog procesa: funkcionalnoj površini je potrebno CNC precizno sečenje, dok strukturna površina može zadržati otisnutu teksturu.
U svijetu potrošačke elektronike
Glatkoća površine je ključni faktor koji utiče na to kako proizvod izgleda i koliko dobro radi optički.
U tipičnom scenariju, CNC obrada smanjila je hrapavost površine 3D-štampanog nosača kamere za mobilni telefon sa Ra3,2 μm na Ra0,05 μm. Ovo je učinilo da nosač reflektuje više vidljive svjetlosti, od 85% do 92%, što je potrebno laserskim komunikacijskim sistemima.
Odabir procesa: Optička površina mora biti obrađena sa CNC preciznošću, dok strukturna površina može zadržati otisnutu teksturu.
Industrija energije i kalupa: Kvalitet površine mora uspostaviti ravnotežu između otpornosti na koroziju i lakoće rada.
3D-štampano jezgro brizganog kalupa za automobil korišteno je za izradu konformnog kanala za hlađenje. Zatim je pjeskarena kako bi površina bila manje hrapava, krećući se od Ra15 μm do Ra6,3 μm. Ovo je produžilo životni vek kalupa sa 100.000 upotreba na 500.000 upotreba.
Odabir procesa: Za površine koje se ne dodiruju, možete koristiti jeftine-metode kao što je pjeskarenje. Za površine koje se dodiruju potrebna vam je CNC precizna obrada.
3. Isplativost-: Ekonomska logika odabira procesa
Da biste odlučili da li ćete koristiti CNC preciznu obradu, morate pažljivo pogledati tehničku izvodljivost, ciklus isporuke i troškove proizvodnje.
Procjena tehničke izvodljivosti
Složenost strukture: ako proizvod ima karakteristike koje je teško proizvesti pomoću CNC-a (kao što su ukrštene rupe na unutrašnjoj strani ili strukture sa tankim{0}}stinama), 3D štampa može biti jedini izbor. Na primjer, 3D štampa stvara potpunu komoru za sagorijevanje datog motora aviona, čime se izbjegavaju poteškoće s koncentracijom naprezanja koje se mogu dogoditi tradicionalnim metodama zavarivanja.
Zahtjev za tačnost: CNC precizna obrada je potrebna ako je zahtjev za tolerancijom veći od onoga što 3D štampa može učiniti (npr. ± 0,01 mm). Na primjer, blanko za visoko{3}}precizan zupčanik se pravi putem 3D štampe, a CNC brušenje podiže tačnost profila zuba sa nivoa IT8 na nivo IT5.
Optimizacija ciklusa isporuke
Za hitne narudžbe, 3D štampa može preskočiti korak razvoja kalupa i brzo odgovoriti na "isporuku dizajna". Na primjer, kompanija za nova energetska vozila koristila je 3D štampanje da napravi prototip nosača za bateriju. Cijela procedura, od dizajna do montaže, trajala je samo 48 sati.
Ako je veličina serije velika (više od 1000 komada), CNC obrada može biti jeftinija za serijsku proizvodnju. Kompanija za proizvodnju standardnih delova može koristiti CNC serijsku obradu spojeva od aluminijumske legure kako bi jedan predmet bio 60% jeftiniji od 3D štampanja.
Kontrola ukupnih troškova isporuke
Kada koristite CNC obradu, morate razmišljati o implicitnim troškovima kao što su programiranje, stezanje i testiranje kalupa. S druge strane, 3D štampa može smanjiti troškove alata i rizik od iteracija dizajna. Na primjer, 3D štampa može odjednom napraviti složeni strukturalni dio, smanjujući vrijeme potrebno za promjenu alata i procesnih putanja za 70%.
Stopa iskorištenja materijala: CNC obrada obično koristi 50% do 70% materijala, dok 3D štampanje može koristiti više od 90%. Na primjer, 3D štampa pravi određeni predmet od legure titanijuma, koji košta 40% manje od CNC glodanja.