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

一, Tehnološka komplementarnost: logična promjena od "opozicije" do "simbioze"
Metalni 3D ispis (koristeći SLM/DMLS tehnologiju kao primjer) koristi laser za topljenje metalnog praha sloj po sloj, što omogućuje izgradnju kompliciranih unutarnjih struktura odjednom. Njegove glavne prednosti su:
Proboj u strukturnim stupnjevima slobode: mogućnost izrade rešetkastih struktura, konformnih kanala za hlađenje, neravnih površina i drugih stvari koje tipični CNC strojevi ne mogu. Na primjer, tijelo određenog hidrauličkog ventila dobiva raspoređene krugove ulja putem 3D ispisa, što kanal protoka čini 300% kompliciranijim. CNC obrada zahtijeva mnogo stezaljki i teško je osigurati brtvljenje.
Aditivna proizvodnja ne gubi nikakav materijal, a stopa iskorištenja materijala može biti iznad 90%, što je daleko više od stope od 50% do 70% za CNC obradu.
Sposobnost brzog ponavljanja: Nakon promjene digitalnog modela, može se odmah ispisati bez potrebe za preoblikovanjem. Ovo je skratilo vrijeme potrebno za razvoj nove robe s mjeseci na dane.
Ali početna točnost (± 0,04 mm) i hrapavost površine (Ra12,5 μ m) 3D ispisa otežavaju ispunjavanje potreba visoko-preciznog sastavljanja. Ovo je trenutak kada CNC obrada postaje vrlo važna:
Korekcija veličine: kako biste nadoknadili deformaciju skupljanja tijekom tiskanja, trebali biste izglodati površinu vodilice alatnog stroja do točnosti od ± 0,02 mm.
Završna obrada površine: Precizno glodanje podiže hrapavost površine od Ra12,5 μm u-izlivenom stanju na Ra1,6 μm, a zrcalno poliranje može je čak povećati do Ra0,2 μm.
Ključna značajka strojne obrade: CNC je izvrstan u izvođenju svih vrsta lokalne strojne obrade, poput izrade čeonih površina s visokom preciznošću i rupa s navojem s visokom preciznošću.
2, Uobičajen slučaj upotrebe je kada trebate zadovoljiti zahtjeve komplicirane strukture i preciznosti.
1. U zrakoplovnom poslovanju mora postojati ravnoteža između lakoće i mogućnosti nošenja velike težine.
Jedno zrakoplovno poduzeće koristi metodu "3D printing+CNC" za izradu komora za izgaranje motora:
Proces 3D ispisa: Ispis kompliciranih oblika s konformnim kanalima za hlađenje od Inconela 718, visokotemperaturne-legure na bazi nikla. To čini strukture 35% lakšima i sposobnima podnijeti temperature do 1200 stupnjeva.
CNC proces: ultra{0}}precizna obrada površine za brtvljenje do ravnosti od 0,01 mm kako bi se osiguralo dobro funkcioniranje u situacijama visokog-tlaka.
Provjera učinka: Proizvodni ciklus je 60% kraći nego kod standardnih metoda lijevanja i zavarivanja, a vijek trajanja od zamora je dvostruko duži.
2. Medicinski implantati: mješavina personalizacije i biokompatibilnosti
Kako se izrađuju ortopedski implantati od legure titana:
3D ispis: Koristeći podatke CT-a pacijenta, ispišite porozno femoralno stablo s poroznošću od 60% do 80% i veličinom pora od 200 do 500 μm. To će oponašati oblik prirodnih koštanih trabekula.
CNC obrada: precizno glodanje konusne spojne površine koja dodiruje šupljinu koštane srži kako bi se osiguralo da ispunjava toleranciju razine H7 i postiže biološka fiksacija.
Površinska obrada: pjeskarenje i eloksiranje čine površinu grubljom, što pomaže stanicama kostiju da se zalijepe za nju.
3. Industrijski kalupi: dobra ravnoteža između kompliciranih kanala protoka i dobrog hlađenja
Određena tvrtka za kalupe koristi rješenje miješane proizvodnje:
3D ispis čini jezgru kalupa s tri sloja unutarnjih kanala za hlađenje odjednom. To čini hlađenje 30% učinkovitijim i rješava problem curenja koji se događa kod standardnog spajanja blokova.
CNC obrada: ispolirajte rastavnu površinu na Ra0,4 μm kako biste lakše uklonili plastične dijelove.
Usporedba troškova: Cijena po komadu pala je za 42% i nema potrebe brinuti o otpadu kalupa od izobličenja zavarivanjem.
3, Put integracije procesa: poboljšanje cijelog procesa od dizajna do post{1}}obrade
1. Faza dizajna: Optimizirajte topologiju ovisno o ograničenjima proizvodnog procesa.
DFAM (Dizajn za dodatnu proizvodnju): Korištenje metode generiranja rešetkaste strukture za smanjenje težine na pola uz zadržavanje čvrstoće.
Rezervirani dodatak za strojnu obradu: Odvojite 0,3–0,5 mm za elemente koji trebaju CNC doradu, poput montažnih površina i položaja rupa. Ovo će spriječiti da uzorci slojeva ispisa utječu na točnost.
Optimizacija potporne strukture: Upotrijebite analizu simulacije kako biste smanjili količinu potpore, a istovremeno osigurali da su CNC alati i dalje lako dostupni. Na primjer, nosač za određeni zrakoplovni nosač postavljen je na neobrađenu površinu, što skraćuje vrijeme CNC obrade za 30%.
2. Faza ispisa: Zajednički rad na reguliranju postavki i naknadnoj-obradi
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) kako bi se prah ravnomjernije rasporedio i smanjila poroznost na manje od 0,5%.
Tehnika toplinske obrade uključuje žarenje za ublažavanje naprezanja na 650 stupnjeva tijekom 2 sata i vruće izostatičko prešanje (HIP) za podizanje gustoće na iznad 99,9%.
Kontrola smjera: Koristite softver Magics da pronađete najbolji kut za postavljanje elemenata kako biste smanjili količinu potpore potrebne za viseće konstrukcije.
3. Faza CNC obrade: pet-povezanost osi i pametna kompenzacija
Peto{0}}osni obradni centar: sustav Siemens 840D koristi se za stezanje i obradu složenih površina u jednom potezu, što sprječava pogreške u pozicioniranju.
Digitalna dvostruka tehnologija: korištenje Vericut simulacije za predviđanje kako će se obrada promijeniti i prilagodba modela unaprijed. Na primjer, simulacija je poboljšala točnost obrisa dane lopatice turbine s ± 0,05 mm na ± 0,02 mm.
Na pregledu stroja: korištenje Renishaw sondi za praćenje dimenzija obrade u stvarnom vremenu i ispravljanje grešaka do kojih dolazi zbog istrošenosti alata.
4. Faza površinske obrade: spajanje funkcionalizacije i ornamentike
Tretman pjeskarenjem: Upotrijebite staklene kuglice veličine 120 mesh kako bi hrapavost površine bila Ra3,2 μm kako bi se premaz bolje zalijepio.
Mikrolučna oksidacija: Napravite keramički premaz debljine 10 μm na površini legure titana. Folija je tvrda 1000HV i pet puta otpornija na habanje.
PVD premaz: Stavljanjem TiN premaza površina postaje tvrđa (2200HV) i daje joj zlatni izgled.