Je li potrebno izvoditi CNC preciznu obradu nakon metalnog 3D printanja?

1. Srž tehnologije: sposobnost aditivnih i subtraktivnih materijala da rade zajedno
Glavna razlika između CNC precizne strojne obrade i metalnog 3D ispisa je ono što ih tjera da rade zajedno u procesu proizvodnje:
Različiti načini oblikovanja
Metalni 3D ispis proizvodi stvari topljenjem metalnog praha jedan po jedan sloj. Površina pokazuje tipične uzorke slojeva i tragove bazena taline. Mogu postojati problemi s mikrostrukturom, kao što je prah koji se nije spojio i mikropore. CNC precizna obrada koristi rezanje alatom za uklanjanje materijala, stvarajući efekt zrcala s Ra0,8 μm ili manjim, a može upravljati dimenzijskim tolerancijama unutar ± 0,01 mm.
Granica mogućnosti procesa
3D printanje ima neke prednosti. Na primjer, može izraditi komplicirane strukture koje je teško izraditi korištenjem starijih metoda, poput konformnih kanala za hlađenje, rešetkastih struktura za smanjenje težine i šupljina s mnogo kutova. Na primjer, određena lopatica zrakoplovnog motora koristi 3D ispis kako bi iznutra bila šuplja, što smanjuje težinu za 40% uz zadržavanje čvrstoće strukture.
Prednosti CNC strojne obrade: Učinkovitija obrada za uobičajene oblike kao što su ravnine i cilindri, i nema potrebe za rješavanjem zaostalih potpornih struktura. Na primjer, CNC glodanje je napravilo površinsku hrapavost osovine mjenjača automobila Ra0,4 μm, što je zadovoljilo potrebe otpornosti na habanje za veliku-brzinu vrtnje.
Trend hibridne proizvodnje
Hibridna metoda "3D ispis + CNC precizna obrada" postaje standard u industriji. Na primjer, tvrtka koja proizvodi precizne kalupe koristi 3D ispis za izradu jezgre kalupa s tri sloja unutarnjih kanala za hlađenje. Zatim koriste CNC strojnu obradu kako bi proces hlađenja učinili 30% učinkovitijim i skratili vrijeme isporuke s 14 dana na 5 dana.
2. Zahtjevi industrije: različiti kriteriji za hrapavost površine
različite industrije imaju različite potrebe za kvalitetom površine, što izravno utječe na potrebu za CNC preciznom obradom:
Područje zrakoplovstva
Dijelovi moraju biti u stanju podnijeti teške uvjete (visoka temperatura, visoki tlak i veliki stres), a površinske greške mogu dovesti do pukotina uslijed zamora.
Uobičajeni primjer je da CNC obrada smanjuje hrapavost brtvene površine s Ra12 μm na Ra0,8 μm kada se određena vrsta mlaznice raketnog motora ispisuje 3D. Ovo produljuje životni vijek brtvljenja na visokim temperaturama od 50 do 200 puta.
Odabir procesa: ključni dijelovi, kao što su brtvene površine i spojne površine, moraju biti CNC precizno obrađeni. Ne-nosive površine mogu zadržati otisnute teksture radi uštede na težini.
Područje medicinskih implantata
Osnovni zahtjev: Hrapavost površine utječe na vjerojatnost pričvršćivanja koštanih stanica i proliferacije bakterija.
Proteza zgloba kuka od legure titana mora imati kvalitetu površine Ra1,5–2,5 μm kako bi kost mogla urasti u nju. Određena tvrtka izrađuje protetička tijela pomoću 3D printanja. Zatim, kako bi površina bila glatkija do Ra0,8 μm, koriste kombinaciju kemijskog poliranja i CNC poliranja. Time se zadržava mikroporozna struktura nastala tiskom, što tijelo čini kompatibilnijim sa živim bićima.
Odabir pravog postupka: funkcionalna površina zahtijeva CNC precizno rezanje, dok strukturna površina može zadržati otisnutu teksturu.
U svijetu potrošačke elektronike
Glatkoća površine ključni je čimbenik koji utječe na to kako proizvod izgleda i koliko dobro optički funkcionira.
U tipičnom scenariju, CNC obrada smanjila je hrapavost površine 3D-ispisanog držača za kameru mobilnog telefona s Ra3,2 μm na Ra0,05 μm. Zbog toga je nosač reflektirao više vidljive svjetlosti, od 85% do 92%, što je potrebno laserskim komunikacijskim sustavima.
Odabir postupka: Optička površina mora biti obrađena CNC preciznošću, dok strukturna površina može zadržati otisnutu teksturu.
Energetika i industrija plijesni: Kvaliteta površine mora uspostaviti ravnotežu između otpornosti na koroziju i lakoće rada.
3D-isprintana jezgra injekcijskog kalupa za automobil korištena je za izradu konformnog rashladnog kanala. Zatim je pjeskaren kako bi površina bila manje hrapava, u rasponu od Ra15 μm do Ra6,3 μm. Ovo je produžilo vijek trajanja kalupa sa 100.000 na 500.000 korištenja.
Odabir postupka: za površine koje se ne dodiruju možete upotrijebiti jeftine-metode poput pjeskarenja. Za površine koje se dodiruju potrebna vam je CNC precizna obrada.
3. Troškovna-učinkovitost: ekonomska logika odabira procesa
Kako biste odlučili hoćete li koristiti CNC preciznu obradu, morate pažljivo razmotriti tehničku izvedivost, ciklus isporuke i troškove proizvodnje.
Ocjena tehničke izvedivosti
Strukturna složenost: ako proizvod ima značajke koje je teško izraditi s CNC-om (kao što su križne rupe s unutarnje strane ili tanko{0}}strukture zidova), 3D ispis može biti jedini izbor. Na primjer, 3D ispis čini punu komoru za izgaranje određenog motora zrakoplova, čime se izbjegavaju poteškoće s koncentracijom naprezanja koje se mogu dogoditi s tradicionalnim metodama zavarivanja.
Zahtjevi za točnost: potrebna je CNC precizna obrada ako su zahtjevi za tolerancijom viši od onoga što može učiniti 3D ispis (kao što je ± 0,01 mm). Na primjer, obradak za visoko{3}}precizan zupčanik izrađuje se 3D ispisom, a CNC brušenje podiže točnost profila zuba s razine IT8 na razinu IT5.
Optimiziranje ciklusa isporuke
Za hitne narudžbe, 3D ispis može preskočiti korak razvoja kalupa i brzo odgovoriti na "isporuku ispisa dizajna". Na primjer, nova tvrtka za energetska vozila koristila je 3D ispis za izradu prototipa nosača baterije. Cijeli postupak, od dizajna do montaže, trajao je samo 48 sati.
Ako je veličina serije velika (više od 1000 komada), CNC obrada može biti jeftinija za serijsku proizvodnju. Tvrtka za proizvodnju standardnih dijelova može upotrijebiti CNC serijsku obradu spojeva od aluminijske legure kako bi pojedinačna stavka bila 60% jeftinija od 3D ispisa.
Kontrola ukupnih troškova dostave
Kada koristite CNC strojnu obradu, morate razmišljati o implicitnim troškovima kao što su programiranje, stezanje i testiranje kalupa. S druge strane, 3D ispis može smanjiti troškove alata i rizik od ponavljanja dizajna. Na primjer, 3D ispis može napraviti komplicirani strukturni dio odjednom, smanjujući vrijeme potrebno za promjenu alata i procesnih putanja za 70%.
Stopa iskorištenja materijala: CNC obrada obično koristi 50% do 70% materijala, dok 3D ispis može koristiti više od 90%. Na primjer, 3D ispis izrađuje određeni predmet od legure titana, koji košta 40% manje od CNC glodanja.