Je potrebné vykonať CNC presné obrábanie po kovovej 3D tlači?

1. Jadro technológie: schopnosť aditívnych a subtraktívnych materiálov spolupracovať
Hlavným rozdielom medzi presným CNC obrábaním a kovovou 3D tlačou je to, čo ich robí spoločne vo výrobnom procese:
Rôzne spôsoby formovania
Kovová 3D tlač robí veci tavením kovového prášku po jednej vrstve. Povrch vykazuje typické vzory vrstiev a stopy roztaveného bazéna. Môžu sa vyskytnúť problémy s mikroštruktúrou, napríklad prášok, ktorý sa nestavil, a mikropóry. Presné CNC obrábanie využíva rezanie nástrojmi na odstraňovanie materiálov, čím sa vytvára zrkadlový efekt s Ra0,8 μm alebo menej a dokáže zvládnuť rozmerové tolerancie v rozmedzí ± 0,01 mm.
Limit procesných schopností
3D tlač má určité výhody. Môže napríklad vytvárať komplikované štruktúry, ktoré sa ťažko vyrábajú pomocou starších metód, ako sú konformné chladiace kanály, konštrukcie na zníženie hmotnosti mriežky a dutiny s mnohými uhlami. Napríklad istá čepeľ leteckého motora využíva 3D tlač na vytvorenie vnútornej dutiny, ktorá znižuje hmotnosť o 40 % pri zachovaní pevnosti konštrukcie.
Výhody CNC obrábania: Efektívnejšie obrábanie pre bežné formy, ako sú roviny a valce, a nie je potrebné zaoberať sa zvyškami nosných štruktúr. Napríklad CNC frézovanie spôsobilo drsnosť povrchu určitého hriadeľa prevodovky automobilu Ra0,4 μm, čo spĺňalo požiadavky na odolnosť proti opotrebeniu pri vysokých-otáčaniach.
Trend hybridnej výroby
Hybridná metóda „3D tlač + CNC presné obrábanie“ sa stáva v priemysle štandardom. Napríklad spoločnosť, ktorá vyrába presné formy, využíva 3D tlač na výrobu jadra formy s tromi vrstvami vnútorných chladiacich kanálov. Potom využívajú CNC obrábanie, aby bol proces chladenia o 30 % efektívnejší a skrátili dodaciu lehotu zo 14 dní na 5 dní.
2. Požiadavka priemyslu: rôzne kritériá pre drsnosť povrchu
rôzne priemyselné odvetvia majú odlišné požiadavky na kvalitu povrchu, čo priamo ovplyvňuje potrebu presného CNC obrábania:
Oblasť letectva
Časti musia byť schopné zvládnuť náročné podmienky (vysoká teplota, vysoký tlak a vysoké napätie) a povrchové chyby môžu viesť k únavovým trhlinám.
Bežným príkladom je, že CNC obrábanie znižuje drsnosť tesniaceho povrchu z Ra12 μm na Ra0,8 μm pri 3D tlači určitého typu trysky raketového motora. To predlžuje životnosť tesnenia pri vysokých teplotách z 50-krát na 200-krát.
Výber procesu: Kľúčové časti, ako sú tesniace povrchy a spojovacie povrchy, musia byť presne opracované CNC. Nenosné{1} povrchy môžu zachovať vytlačené textúry, aby sa ušetrila hmotnosť.
Oblasť lekárskych implantátov
Základná požiadavka: Drsnosť povrchu ovplyvňuje pravdepodobnosť prichytenia kostných buniek a bakteriálnej proliferácie.
Protéza bedrového kĺbu z titánovej zliatiny musí mať kvalitu povrchu Ra1,5–2,5 μm, aby do nej mohla vrásť kosť. Istá spoločnosť vyrába protetické telá pomocou 3D tlače. Potom, aby bol povrch hladší na Ra0,8 μm, používajú kombináciu chemického leštenia a CNC leštenia. To zachováva mikroporéznu štruktúru, ktorá bola vytvorená potlačou, vďaka čomu je telo kompatibilnejšie so živými bytosťami.
Výber správneho procesu: Funkčný povrch potrebuje presné CNC rezanie, zatiaľ čo štrukturálny povrch si môže zachovať vytlačenú textúru.
Vo svete spotrebnej elektroniky
Hladkosť povrchu je kľúčovým faktorom, ktorý ovplyvňuje, ako produkt vyzerá a ako dobre opticky pôsobí.
V typickom scenári CNC obrábanie znížilo drsnosť povrchu 3D-vytlačeného držiaka fotoaparátu mobilného telefónu z Ra3,2 μm na Ra0,05 μm. Vďaka tomu držiak odrážal viac viditeľného svetla, od 85 % do 92 %, čo laserové komunikačné systémy potrebujú.
Výber procesu: Optický povrch musí byť opracovaný s CNC presnosťou, zatiaľ čo štrukturálny povrch si môže zachovať vytlačenú textúru.
Energetika a výroba foriem: Kvalita povrchu musí nájsť rovnováhu medzi odolnosťou voči korózii a jednoduchou spracovateľnosťou.
Na vytvorenie konformného chladiaceho kanála sa použilo 3D-vytlačené jadro vstrekovacej formy pre automobil. Potom sa opieskoval, aby bol povrch menej drsný, od Ra15 μm po Ra6,3 μm. Tým sa zvýšila životnosť formy zo 100 000 použití na 500 000 použití.
Výber postupu: V prípade povrchov, ktoré sa nedotýkajú, môžete použiť nízkonákladové{0}}metódy, ako je pieskovanie. Pre povrchy, ktoré sa dotýkajú, potrebujete presné CNC obrábanie.
3. Nákladová-efektívnosť: Ekonomická logika výberu procesu
Ak sa chcete rozhodnúť, či použiť presné CNC obrábanie, musíte sa dôkladne pozrieť na technickú realizovateľnosť, cyklus dodávok a výrobné náklady.
Posúdenie technickej realizovateľnosti
Konštrukčná zložitosť: Ak má produkt vlastnosti, ktoré sa ťažko vyrábajú pomocou CNC (ako sú krížové otvory vo vnútri alebo tenkostenné -štruktúry), 3D tlač môže byť jedinou voľbou. Napríklad 3D tlač vytvára plnú spaľovaciu komoru daného leteckého motora, čo zabraňuje problémom s koncentráciou napätia, ktoré by sa mohli vyskytnúť pri tradičných metódach zvárania.
Požiadavka na presnosť: CNC presné obrábanie je potrebné, ak je požiadavka na toleranciu vyššia ako to, čo dokáže 3D tlač (napríklad ± 0,01 mm). Napríklad polotovar pre-precízny prevod sa vyrába pomocou 3D tlače a CNC brúsenie zvyšuje presnosť profilu zubov z úrovne IT8 na úroveň IT5.
Optimalizácia cyklu dodania
V prípade urgentných objednávok môže 3D tlač preskočiť krok vývoja formy a rýchlo reagovať na „dodanie dizajnovej tlače“. Napríklad nová spoločnosť na výrobu energetických vozidiel použila 3D tlač na výrobu prototypu držiaka batérie. Celá procedúra od návrhu až po montáž trvala len 48 hodín.
Ak je veľkosť dávky veľká (viac ako 1000 kusov), CNC obrábanie môže byť lacnejšie pre sériovú výrobu. Spoločnosť vyrábajúca štandardné diely môže pomocou CNC dávkového spracovania spojov z hliníkovej zliatiny vyrobiť jednu položku o 60 % lacnejšiu ako 3D tlač.
Kontrola celkových nákladov na doručenie
Pri použití CNC obrábania musíte myslieť na implicitné náklady, ako je programovanie, upínanie a testovanie foriem. Na druhej strane, 3D tlač môže znížiť náklady na nástroje a riziko opakovania dizajnu. Napríklad 3D tlač dokáže naraz vyrobiť komplikovanú konštrukčnú časť, čím sa skráti čas potrebný na výmenu nástrojov a procesných ciest o 70 %.
Miera využitia materiálu: CNC obrábanie bežne využíva 50 % až 70 % materiálu, zatiaľ čo 3D tlač môže využiť viac ako 90 %. Napríklad 3D tlač vytvára konkrétnu položku zo zliatiny titánu, ktorá stojí o 40 % menej ako CNC frézovanie.