Kaip protingiausiu būdu derinti metalo 3D spausdinimą ir CNC apdirbimą?

一, Technologinis papildomumas: logiškas pokytis iš „opozicijos“ į „simbiozę“
Metalo 3D spausdinimas (pavyzdžiui, naudojant SLM/DMLS technologiją) metalo miltelių sluoksnį po sluoksnio lydo lazeriu, todėl vienu metu galima statyti sudėtingas vidaus konstrukcijas. Pagrindiniai jo pranašumai yra šie:
Konstrukcinių laisvės laipsnių proveržis: galima sukurti grotelių konstrukcijas, konformiškus aušinimo kanalus, nelygius paviršius ir kitus dalykus, kurių negali įprastos CNC mašinos. Pavyzdžiui, tam tikras hidraulinio vožtuvo korpusas per 3D spausdinimą gauna laipsniškas alyvos grandines, todėl srauto kanalas tampa 300% sudėtingesnis. CNC apdirbimui reikia daug spaustuvų ir sunku įsitikinti, kad jis sandarus.
Gaminant priedus, neeikvojama jokios medžiagos, o medžiagų panaudojimo lygis gali viršyti 90%, o tai yra daug didesnis nei 50–70% CNC apdirbimo norma.
Galimybė greitai kartoti: pakeitus skaitmeninį modelį, jį galima iš karto atspausdinti, jo nereikia perdaryti. Tai sutrumpino naujų prekių kūrimo laiką nuo kelių mėnesių iki kelių dienų.
Tačiau pradinis 3D spausdinimo tikslumas (± 0,04 mm) ir paviršiaus šiurkštumas (Ra12,5 μm) apsunkina didelio-tikslumo surinkimo poreikius. Štai tada CNC apdirbimas tampa labai svarbus:
Dydžio korekcija: norėdami kompensuoti susitraukimo deformaciją spausdinimo metu, staklių kreipiamojo paviršiaus frezuokite ± 0,02 mm tikslumu.
Paviršiaus apdaila: tikslus frezavimas padidina paviršiaus šiurkštumą nuo Ra12,5 μm išlietoje būsenoje iki Ra1,6 μm, o veidrodinis poliravimas gali padidinti net iki Ra0,2 μm.
Pagrindinės apdirbimo savybės: CNC puikiai atlieka visų rūšių vietinį apdirbimą, pvz., labai tiksliai gamina galinius paviršius ir labai tiksliai atlieka sriegines skyles.
2, Įprastas naudojimo atvejis yra tada, kai reikia atitikti sudėtingus struktūros ir tikslumo reikalavimus.
1. Aviacijos ir kosmoso versle turi būti pusiausvyra tarp lengvumo ir didelio svorio.
Viena aviacijos ir kosmoso įmonė naudoja „3D spausdinimo + CNC“ metodą, kad gamintų variklio degimo kameras:
3D spausdinimo procesas: sudėtingų formų spausdinimas konforminiais aušinimo kanalais iš Inconel 718, nikelio -pagrindo aukštos{3} temperatūros lydinio. Dėl to konstrukcijos yra 35% lengvesnės ir gali atlaikyti iki 1200 laipsnių temperatūrą.
CNC procesas: itin tikslus{0}} sandarinimo paviršiaus apdirbimas iki 0,01 mm lygumo, siekiant užtikrinti, kad jis gerai veiktų esant aukštam-slėgiui.
Poveikio patikrinimas: gamybos ciklas yra 60% trumpesnis nei naudojant standartinius liejimo ir suvirinimo būdus, o nuovargio naudojimo laikas yra dvigubai ilgesnis.
2. Medicininiai implantai: personalizavimo ir biologinio suderinamumo derinys
Kaip gaminami titano lydinio ortopediniai implantai:
3D spausdinimas: naudodami paciento kompiuterinės tomografijos duomenis, atspausdinkite porėtą šlaunikaulio kamieną, kurio poringumas yra 60–80 %, o porų dydis – 200–500 μm. Tai imituos natūralių kaulų trabekulių formą.
CNC apdirbimas: tikslus kūginio sujungimo paviršiaus, liečiančio kaulų čiulpų ertmę, frezavimas, siekiant įsitikinti, kad jis atitinka H7 lygio toleranciją ir pasiekiamas biologinis fiksavimas.
Paviršiaus apdorojimas: Smėliavimas ir anodavimas padaro paviršių šiurkštesnį, o tai padeda kaulų ląstelėms prilipti prie jo.
3. Pramoninės formos: geras balansas tarp sudėtingų srauto kanalų ir gero aušinimo
Tam tikra formų įmonė naudoja mišrų gamybos sprendimą:
Naudojant 3D spausdinimą, formos šerdis iš karto su trimis vidinių aušinimo kanalų sluoksniais. Dėl to aušinimas tampa 30 % efektyvesnis ir išsprendžiama nuotėkio problema, atsirandanti naudojant standartinį blokų sujungimą.
CNC apdirbimas: nupoliruokite atskyrimo paviršių iki Ra0,4 μm, kad būtų lengviau išimti plastikines dalis.
Sąnaudų palyginimas: vieneto kaina sumažėjo 42%, todėl nereikia jaudintis dėl suvirinimo iškraipymų atsiradusių pelėsių likučių.
3, proceso integravimo kelias: viso proceso tobulinimas nuo projektavimo iki tolesnio apdorojimo
1. Projektavimo etapas: Optimizuokite topologiją priklausomai nuo gamybos proceso ribų.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): naudojant grotelių struktūros generavimo metodą, siekiant sumažinti svorį per pusę, išlaikant stiprumą.
Rezervuota apdirbimo pašalpa: elementams, kuriems reikia CNC apdailos, pvz., surinkimo paviršiams ir angų išdėstymui, atidėkite 0,3–0,5 mm. Taip spausdinimo sluoksnių raštai neturės įtakos tikslumui.
Atramos struktūros optimizavimas: naudokite modeliavimo analizę, kad sumažintumėte atramos kiekį ir įsitikintumėte, kad CNC įrankius vis tiek lengva pasiekti. Pavyzdžiui, atrama tam tikram aviaciniam laikikliui dedama ant neapdirbto paviršiaus, o tai sumažina CNC apdirbimo laiką 30%.
2. Spausdinimo etapas: darbas kartu reguliuojant nustatymus ir atliekant tolesnį{1} apdorojimą
Choose spherical powder (flowability>30s/50g), kad milteliai tolygiau pasiskirstytų ir akytumas būtų mažesnis nei 0,5%.
Terminis apdorojimas apima streso mažinimo atkaitinimą 650 laipsnių 2 valandas ir karštą izostatinį presavimą (HIP), kad tankis būtų didesnis nei 99,9%.
Krypties valdymas: naudokite „Magics“ programinę įrangą, kad surastumėte geriausią elementų išdėstymo kampą, kad sumažintumėte atramos, reikalingos pakabinamoms konstrukcijoms, kiekį.
3. CNC apdirbimo etapas: penkių-ašių sujungimas ir protingas kompensavimas
Penkių-ašių apdirbimo centras: „Siemens 840D“ sistema naudojama sudėtingiems paviršiams vienu metu suspausti ir apdirbti, todėl išvengiama padėties nustatymo klaidų.
Skaitmeninė dvynių technologija: Vericut modeliavimo naudojimas nuspėti, kaip pasikeis apdirbimas, ir modelio koregavimas iš anksto. Pavyzdžiui, modeliavimas pagerino tam tikros turbinos mentės kontūro tikslumą nuo ± 0,05 mm iki ± 0,02 mm.
Mašinos tikrinimas: Renishaw zondų naudojimas, norint stebėti apdirbimo matmenis realiu laiku ir ištaisyti klaidas, atsirandančias dėl įrankių nusidėvėjimo.
4. Paviršiaus apdorojimo etapas: funkcionalizacijos ir ornamentikos derinimas
Apdorojimas smėliasrove: naudokite 120 akių stiklo karoliukus, kad paviršiaus šiurkštumas būtų Ra3,2 μm, kad danga geriau priliptų.
Mikro lanko oksidacija: ant titano lydinio paviršiaus padarykite 10 μm storio keraminę dangą. Plėvelė yra 1000HV kieta ir penkis kartus atsparesnė nusidėvėjimui.
PVD danga: padengus TiN dangą, paviršius tampa kietesnis (2200 HV) ir suteikia auksinę išvaizdą.