3D tlač a obrábanie sú často vnímané ako „konkurenti“, ale môžu byť aj „partnermi“. Časti pre 3D tlač je často potrebné opracovať, aby sa dosiahli vyššie tolerancie a lepšia povrchová úprava. Medzitým časti, ktoré boli raz vyfrézované z pevného bloku kovu, možno 3D vytlačiť rýchlejšie a v zložitejších tvaroch. Rastúci počet hybridných výrobných strojov spája 3D tlač a CNC stroje do jedného balíka na lepšiu automatizáciu a zrýchlenie výroby dielov. Tak, ako sa im darí? Aká je budúcnosť hybridnej výroby?
Výrobcovia hybridných výrobných zariadení tvrdia, že hybridná technológia prekonáva nedostatky oboch technológií a umožňuje výrobcom vyrábať presnejšie a kvalitnejšie diely rýchlejšie a pri nižších nákladoch. Je to menej plytvanie ako samotné obrábanie, efektívnejšie a presnejšie ako samotná 3D tlač, bez potreby manuálneho presúvania dielov alebo programovania dvoch rôznych zariadení.
△ Kombinácia priameho nanášania energie a CNC frézovania
Čo je to hybridná CNC-3D tlačiareň?
Hybridná výroba je relatívne nový prístup, ktorý kombinuje aditívne a subtraktívne výrobné techniky na jednom stroji. Tieto stroje využívajú 3D tlač na výrobu takmer čistých tvarov kovových alebo plastových dielov. Diel je potom frézovaný na požadované tolerancie inou jednotkou alebo nástrojovou hlavou v stroji. Hybridnou výrobou môžu výrobcovia (a ich zákazníci) získať komplexné geometrie vyrobené aditívnou výrobou a kvalitu povrchu frézovania. Okrem výroby dielov od nuly sú tieto stroje ideálne na pridávanie nových funkcií do existujúcich dielov, vykonávanie opráv dielov a lakovanie dielov pred operáciami po obrábaní.
Hybridné výrobné stroje sa líšia podľa výrobcu, ale vo všeobecnosti spadajú do dvoch kategórií: sekvenčná hybridná výroba a alternatívna hybridná výroba
△CNC obrábanie po 3D tlači pre hladkú povrchovú úpravu
● Sekvenčné hybridné výrobné stroje najprv dokončujú úplný proces AM, ktorý vyrába 3D tlačené diely v tvare takmer siete pred vstupom do subtraktívneho procesu.
● Alternatívne hybridné výrobné stroje sa vymieňajú medzi AM a frézovacími jednotkami počas výrobného procesu. Niektoré alternatívne hybridné stroje môžu dokonca AM vytlačiť zvyšok počas obrábania dielu.
Hybridná výroba je životaschopným riešením na výrobu prototypov a funkčných koncových dielov popri opravách existujúcich komponentov. Hybridná výroba je obzvlášť atraktívna pre menšie spoločnosti, ktoré potrebujú aditívnu výrobu aj možnosti obrábania. Tieto stroje im umožňujú vyrábať dva (alebo zmiešané) diely bez toho, aby museli investovať do dvoch strojov. Môže tiež riešiť náročné požiadavky určitých priemyselných odvetví, ako je zložitosť dielov a produktivita v automobilovom a leteckom priemysle.
Výhody a nevýhody hybridných výrobných strojov
Hybridná výroba má mnoho výhod oproti čistej AM alebo subtraktívnej metóde:
●Jednou z jeho najdôležitejších výhod je schopnosť zvýšiť produktivitu. Keďže proces AM aj obrábanie prebiehajú na jednom stroji, nie je potrebné meniť diely a rekalibrovať zariadenie. Obrábacie bunky môžu tiež čiastočne alebo úplne nahradiť ručné AM postprocesing, čo tiež urýchľuje výrobu.
●Hybridnou výrobou možno dosiahnuť vyššiu presnosť a užšie tolerancie ako väčšina jednotlivých 3D tlačiarní. Aditívna výroba môže vytvárať zložitejšie geometrie a štruktúry dielov ako obrábanie, ako je integrácia dielov, vnútorné kanály a mriežkové plnenie. Výroba celého dielu na jednom stroji tiež znižuje možnosť chýb alebo chýb obrábania.
●Hybridné stroje umožňujú použitie viacerých materiálov v jednej časti, čo vedie k výraznému zlepšeniu mechanického výkonu a úspore nákladov. Slabšie diely môžu byť opláštené pevnejšími kovmi, pridanými vysokovýkonnými materiálmi na zlepšenie pohybu dielu alebo prenosu tepla, alebo sa dajú ušetriť náklady na materiál použitím drahých materiálov len tam, kde sú potrebné.
●Hybridná výroba môže znížiť počiatočné investičné a prevádzkové náklady. Je lacnejšie kúpiť si hybridný stroj priamo ako kúpiť CNC stroj a priemyselnú 3D tlačiareň súčasne. Jediný hybridný stroj spotrebuje menej energie a vyžaduje menej priestoru ako samostatné AM a CNC jednotky.
△ Časti s funkciami, ako sú vnútorné chladiace kanály
Nedávna štúdia zistila, že hybridná výroba eliminuje plytvanie subtraktívnymi technikami a znižuje spotrebu materiálu až o 97 percent. Pri DED/CNC strojoch je tiež možné pridávať materiál len na vybrané miesta. Títo používatelia opravujú poškodené komponenty a urýchľujú výrobu pridávaním kovu do dielov, aké sa používajú napríklad v námornom a ropnom a plynárenskom priemysle. Súčasne môže CNC jednotka obrábať jemné vnútorné štruktúry medzi chodmi nanášania materiálu.
Napriek svojim obrovským výhodám hybridná výroba nespĺňa všetky výrobné potreby a má niekoľko nevýhod:
●Hoci tieto stroje môžu znížiť počiatočnú investíciu, nie sú lacné a môžu presiahnuť rozpočet malej spoločnosti.
●Obsluha hybridného stroja môže byť zložitá a vyžaduje, aby operátor dokonale chápal 3D tlač a CNC obrábanie, aby určil najlepšiu metódu výroby daného dielu.