Cum să combinați imprimarea 3D din metal și prelucrarea CNC în cel mai rezonabil mod?

一, Complementaritatea tehnologică: o schimbare logică de la „opoziție” la „simbioză”
Imprimarea 3D metal (folosind tehnologia SLM/DMLS ca exemplu) folosește un laser pentru a topi pulberea metalică strat cu strat, făcând posibilă construirea de structuri interioare complicate dintr-o dată. Principalele sale beneficii sunt:
Revoluție în grade structurale de libertate: capabil să realizeze structuri cu zăbrele, canale de răcire conforme, suprafețe neuniforme și alte lucruri pe care mașinile CNC obișnuite nu le pot. De exemplu, un anumit corp de supapă hidraulică primește circuite de ulei eșalonate prin imprimare 3D, ceea ce face canalul de curgere cu 300% mai complicat. Prelucrarea CNC necesită multe cleme și este greu de asigurat că se etanșează.
Fabricarea aditivă nu irosește niciun material, iar rata de utilizare a materialului poate fi peste 90%, ceea ce este mult mai mare decât rata de 50% până la 70% pentru prelucrarea CNC.
Capacitatea de a repeta rapid: După schimbarea modelului digital, acesta poate fi imprimat imediat, fără a fi nevoie să fie remodelat. Acest lucru a redus timpul necesar pentru dezvoltarea de noi bunuri de la luni la zile.
Dar precizia inițială (± 0,04 mm) și rugozitatea suprafeței (Ra12,5 μm) ale imprimării 3D fac dificilă satisfacerea nevoilor de asamblare de-înaltă precizie. Acesta este momentul în care prelucrarea CNC devine foarte importantă:
Corectarea dimensiunii: Pentru a compensa deformarea prin contracție în timpul imprimării, trebuie să frezați suprafața de ghidare a mașinii-unelte cu o precizie de ± 0,02 mm.
Finisarea suprafeței: frezarea de precizie crește rugozitatea suprafeței de la Ra12,5 μm în starea de turnare la Ra1,6 μm, iar lustruirea în oglindă o poate ridica chiar la Ra0,2 μm.
Prelucrare cu caracteristici cheie: CNC este excelent pentru a face toate tipurile de prelucrare locală, cum ar fi realizarea fețelor de capăt cu precizie ridicată și găuri filetate cu precizie ridicată.
2, Un caz obișnuit de utilizare este atunci când trebuie să îndepliniți atât cerințele complicate de structură, cât și de precizie.
1. În industria aerospațială, trebuie să existe un echilibru între a fi ușor și a putea suporta multă greutate.
O companie aerospațială folosește metoda „imprimare 3D+CNC” pentru a face camere de ardere a motorului:
Proces de imprimare 3D: imprimarea de forme complicate cu canale de răcire conforme din Inconel 718, un aliaj de-nichel-la temperatură ridicată. Acest lucru face structurile cu 35% mai ușoare și capabile să suporte temperaturi de până la 1200 de grade.
Proces CNC: prelucrare ultra-preciză a suprafeței de etanșare la o planeitate de 0,01 mm pentru a vă asigura că funcționează bine în situații de-înaltă presiune.
Verificarea efectului: Ciclul de producție este cu 60% mai scurt decât în ​​cazul metodelor standard de turnare și sudare, iar durata de viață la oboseală este de două ori mai lungă.
2. Implanturi medicale: un mix de personalizare și biocompatibilitate
Cum sunt realizate implanturile ortopedice din aliaj de titan:
Imprimare 3D: folosind datele CT de la pacient, imprimați o tulpină femurală poroasă cu o porozitate de 60% până la 80% și o dimensiune a porilor de 200 până la 500 μm. Aceasta va imita forma trabeculelor osoase naturale.
Prelucrare CNC: frezare precisă a suprafeței conice de împerechere care atinge cavitatea măduvei osoase pentru a se asigura că îndeplinește toleranța nivelului H7 și realizează fixarea biologică.
Tratamentul suprafeței: sablare și anodizare fac suprafața mai aspră, ceea ce ajută celulele osoase să se lipească de ea.
3. Matrite industriale: un echilibru bun intre canalele de curgere complicate si o buna racire
O anumită companie de matrițe folosește o soluție de fabricație combinată:
Imprimarea 3D face un miez de matriță cu trei straturi de canale de răcire interne, toate simultan. Acest lucru face răcirea cu 30% mai eficientă și rezolvă problema scurgerilor care se întâmplă cu îmbinarea standard a blocurilor.
Prelucrare CNC: lustruiți suprafața de despărțire la Ra0,4 μm pentru a facilita îndepărtarea pieselor din plastic.
Comparația costurilor: costul pe bucată a scăzut cu 42% și nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la deșeurile de mucegai din distorsiunea de sudură.
3, Calea integrării procesului: îmbunătățirea întregului proces, de la proiectare până la-procesare ulterioară
1. Faza de proiectare: Optimizarea topologiei in functie de limitele procesului de fabricatie.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): Folosind o metodă de generare a structurii de zăbrele pentru a reduce greutatea la jumătate, păstrând în același timp rezistența.
Alocație de prelucrare rezervată: Lăsați deoparte 0,3–0,5 mm pentru elementele care necesită finisare CNC, cum ar fi suprafețele de asamblare și plasarea găurilor. Acest lucru va împiedica modelele de straturi de imprimare să influențeze acuratețea.
Optimizarea structurii suport: utilizați analiza de simulare pentru a reduce cantitatea de suport, asigurându-vă în același timp că uneltele CNC sunt încă ușor accesibile. De exemplu, suportul pentru un anumit suport de aviație este plasat pe suprafața ne-prelucrată, ceea ce reduce timpul de prelucrare CNC cu 30%.
2. Etapa de imprimare: Lucrul împreună pentru a regla setările și a face post{1}}procesare
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) pentru a face pulberea să se distribuie mai uniform și pentru a reduce porozitatea la mai puțin de 0,5%.
Tehnica de tratament termic include recoacere de reducere a tensiunii la 650 de grade timp de 2 ore și presare izostatică la cald (HIP) pentru a crește densitatea la peste 99,9%.
Controlul direcției: Utilizați software-ul Magics pentru a găsi cel mai bun unghi pentru plasarea elementelor pentru a reduce cantitatea de sprijin necesară pentru construcțiile suspendate.
3. Etapa de prelucrare CNC: legătură cu cinci-axe și compensare inteligentă
Centru de prelucrare cu cinci-axe: sistemul Siemens 840D este utilizat pentru a fixa și prelucra suprafețe complexe dintr-o singură mișcare, ceea ce previne greșelile de poziționare.
Tehnologia digitală dublă: folosind simularea Vericut pentru a anticipa modul în care prelucrarea se va schimba și pentru a face ajustări la model din timp. De exemplu, simularea a îmbunătățit acuratețea conturului unei pale de turbine date de la ± 0,05 mm la ± 0,02 mm.
La inspecția mașinii: Utilizarea sondelor Renishaw pentru a urmări dimensiunile de prelucrare în timp real și pentru a remedia erorile care apar din cauza uzurii sculelor.
4. Etapa de tratare a suprafeței: îmbinarea funcționalizării și ornamentației
Tratament de sablare: Folosiți mărgele de sticlă cu ochiuri de 120 pentru a face rugozitatea suprafeței Ra3,2 μm pentru a ajuta stratul să se lipească mai bine.
Oxidare cu micro arc: faceți un strat ceramic de 10 μm grosime pe suprafața aliajului de titan. Filmul este dur de 1000HV și de cinci ori mai rezistent la uzură.
Acoperire PVD: aplicarea unui strat de TiN face suprafața mai dura (2200HV) și îi conferă un aspect auriu.