Ar po metalo 3D spausdinimo būtina atlikti CNC precizinį apdirbimą?

1. Technologijos esmė: priedų ir atimančių medžiagų gebėjimas veikti kartu
Pagrindinis skirtumas tarp tikslaus CNC apdirbimo ir metalo 3D spausdinimo yra tai, kas verčia juos dirbti kartu gamybos procese:
Skirtingi formavimo būdai
Metalo 3D spausdinimas gamina viską lydydamas metalo miltelius po vieną sluoksnį. Paviršiuje matyti tipiški sluoksnių raštai ir lydymosi baseino pėdsakai. Gali kilti problemų dėl mikrostruktūros, pvz., nesusiliejusių miltelių ir mikroporų. CNC precizinis apdirbimas naudoja įrankinį pjovimą medžiagoms pašalinti, sukuriant veidrodžio efektą, kurio Ra0,8 μm arba mažesnis, ir gali valdyti matmenų nuokrypius ± 0,01 mm tikslumu.
Proceso galimybių riba
3D spausdinimas turi tam tikrų privalumų. Pavyzdžiui, jis gali sukurti sudėtingas struktūras, kurias sunku padaryti naudojant senesnius metodus, pavyzdžiui, konforminius aušinimo kanalus, grotelių svorio mažinimo struktūras ir ertmes su daugybe kampų. Pavyzdžiui, tam tikros aviacijos variklio ašmenys naudoja 3D spausdinimą, kad viduje būtų tuščiaviduriai, o tai sumažina svorį 40%, išlaikant konstrukcijos tvirtumą.
CNC apdirbimo pranašumai: efektyvesnis įprastų formų, pvz., plokštumų ir cilindrų, apdirbimas ir nereikia tvarkyti likusių atraminių konstrukcijų. Pavyzdžiui, CNC frezavimo būdu tam tikro automobilio transmisijos veleno paviršiaus šiurkštumas buvo Ra0,4 μm, o tai atitiko atsparumo dilimui poreikius, kad sukimasis dideliu greičiu{2}}.
Hibridinės gamybos tendencija
Hibridinis metodas „3D spausdinimas + CNC tikslus apdirbimas“ tampa standartu pramonėje. Pavyzdžiui, įmonė, gaminanti tikslias formas, naudoja 3D spausdinimą, kad pagamintų formos šerdį su trimis vidinių aušinimo kanalų sluoksniais. Tada jie naudoja CNC apdirbimą, kad aušinimo procesas būtų 30% efektyvesnis, o pristatymo laikas sutrumpėtų nuo 14 dienų iki 5 dienų.
2. Pramonės paklausa: įvairūs paviršiaus šiurkštumo kriterijai
skirtingos pramonės šakos turi skirtingus paviršiaus kokybės poreikius, o tai tiesiogiai veikia CNC tikslaus apdirbimo poreikį:
Aviacijos sritis
Dalys turi būti atsparios atšiaurioms sąlygoms (aukštai temperatūrai, aukštam slėgiui ir dideliam įtempimui), o paviršiaus trūkumai gali sukelti nuovargio įtrūkimus.
Dažnas pavyzdys yra tai, kad CNC apdirbimas sumažina sandarinimo paviršiaus šiurkštumą nuo Ra12 μm iki Ra0,8 μm, kai tam tikro tipo raketų variklio antgalis yra spausdinamas 3D. Tai padidina sandarinimo trukmę aukštoje temperatūroje nuo 50 iki 200 kartų.
Proceso pasirinkimas: pagrindinės dalys, tokios kaip sandarinimo paviršiai ir sujungimo paviršiai, turi būti tiksliai apdirbtos CNC. Ne{1}}laikantys paviršiai gali išlaikyti spausdintas tekstūras, kad sutaupytumėte svorio.
Medicininių implantų sritis
Esminis reikalavimas: Paviršiaus šiurkštumas turi įtakos kaulų ląstelių prisitvirtinimo ir bakterijų dauginimosi tikimybei.
Titano lydinio klubo sąnario protezo paviršiaus kokybė turi būti Ra1,5–2,5 μm, kad kaulas į jį įaugtų. Tam tikra įmonė gamina protezus naudodama 3D spausdinimą. Tada, kad paviršius būtų lygesnis iki Ra0,8 μm, jie naudoja cheminio poliravimo ir CNC poliravimo derinį. Taip išlaikoma mikroporinė struktūra, kuri buvo sukurta spausdinant, todėl kūnas yra labiau suderinamas su gyvais dalykais.
Tinkamo proceso pasirinkimas: funkcinį paviršių reikia tiksliai nupjauti CNC, o struktūrinis paviršius gali išlaikyti spausdintą tekstūrą.
Buitinės elektronikos pasaulyje
Paviršiaus lygumas yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos gaminio išvaizdai ir optiniam veikimui.
Įprastu atveju CNC apdirbimas sumažino 3D-spausdinto mobiliojo telefono fotoaparato laikiklio paviršiaus šiurkštumą nuo Ra3,2 μm iki Ra0,05 μm. Dėl to laikiklis labiau atspindėjo matomą šviesą – nuo ​​85% iki 92%, ko reikia lazerinėms ryšio sistemoms.
Proceso pasirinkimas: optinis paviršius turi būti apdirbtas CNC tikslumu, o struktūrinis paviršius gali išlaikyti spausdintą tekstūrą.
Energijos ir pelėsių pramonė: Paviršiaus kokybė turi išlaikyti pusiausvyrą tarp atsparumo korozijai ir lengvumo dirbti.
3D -spausdinta automobilio įpurškimo formos šerdis buvo panaudota konforminiam aušinimo kanalui pagaminti. Tada jis buvo nuvalytas smėliasrove, kad paviršius būtų ne toks šiurkštus, nuo Ra15 μm iki Ra6,3 μm. Tai padidino pelėsių naudojimo trukmę nuo 100 000 iki 500 000 kartų.
Proceso pasirinkimas: jei paviršiai nesiliečia, galite naudoti nebrangius{0}}būdus, pvz., smėliasrove. Paviršiams, kurie liečiasi, reikia tiksliai apdirbti CNC.
3. Ekonominis-efektyvumas: ekonominė proceso pasirinkimo logika
Norėdami nuspręsti, ar naudoti CNC precizinį apdirbimą, turite atidžiai išnagrinėti technines galimybes, pristatymo ciklą ir gamybos sąnaudas.
Techninių galimybių įvertinimas
Struktūrinis sudėtingumas: jei gaminyje yra funkcijų, kurias sunku pagaminti naudojant CNC (tokios kryžminės skylės viduje arba plonasienių konstrukcijų), 3D spausdinimas gali būti vienintelis pasirinkimas. Pavyzdžiui, 3D spausdinimas sukuria visą tam tikro lėktuvo variklio degimo kamerą, todėl išvengiama streso koncentracijos sunkumų, kurie gali atsirasti naudojant tradicinius suvirinimo metodus.
Tikslumo reikalavimas: CNC tikslumo apdirbimo reikia, jei tolerancijos reikalavimas yra didesnis nei 3D spausdinimas (pvz., ± 0,01 mm). Pavyzdžiui, didelio-tikslios pavaros ruošinys gaminamas naudojant 3D spausdinimą, o CNC šlifavimas padidina danties profilio tikslumą nuo IT8 iki IT5 lygio.
Pristatymo ciklo optimizavimas
Skubių užsakymų atveju 3D spausdinimas gali praleisti pelėsių kūrimo žingsnį ir greitai reaguoti į „dizaino spausdinimo pristatymą“. Pavyzdžiui, nauja energetinių transporto priemonių įmonė panaudojo 3D spausdinimą, kad pagamintų akumuliatoriaus bloko laikiklio prototipą. Visa procedūra nuo projektavimo iki surinkimo truko tik 48 valandas.
Jei partijos dydis yra didelis (daugiau nei 1000 vienetų), CNC apdirbimas gali būti pigesnis partijos gamybai. Standartinių dalių gamybos įmonė gali naudoti CNC paketinį aliuminio lydinio jungčių apdorojimą, kad viena prekė būtų 60% pigesnė nei 3D spausdinimas.
Bendros pristatymo kainos kontrolė
Naudodami CNC apdirbimą, turite galvoti apie netiesiogines išlaidas, tokias kaip programavimas, tvirtinimas ir pelėsių bandymas. Kita vertus, 3D spausdinimas gali sumažinti įrankių kainą ir dizaino pakartojimų riziką. Pavyzdžiui, 3D spausdinimas gali iš karto padaryti sudėtingą konstrukcinę dalį, todėl 70 % sutrumpėja laikas, kurio reikia norint pakeisti įrankius ir apdorojimo kelius.
Medžiagų panaudojimo lygis: CNC apdirbimui paprastai sunaudojama nuo 50% iki 70% medžiagos, o 3D spausdinimui galima sunaudoti daugiau nei 90%. Pavyzdžiui, 3D spausdinimas sukuria tam tikrą titano lydinio gaminį, kuris kainuoja 40 % mažiau nei CNC frezavimas.