Este necesar să se efectueze prelucrare CNC de precizie după imprimarea metalului 3D?

1. Miezul tehnologiei: capacitatea materialelor aditive și subtractive de a lucra împreună
Principala distincție între prelucrarea de precizie CNC și imprimarea 3D din metal este ceea ce le face să lucreze împreună în procesul de fabricație:
Diferite moduri de formare
Imprimarea 3D de metal face lucruri prin topirea pulberii de metal, câte un strat. Suprafața prezintă modele tipice de straturi și urme de bazin de topire. Pot exista probleme cu microstructura, cum ar fi pulberea care nu s-a topit și micropori. Prelucrarea de precizie CNC folosește tăierea cu scule pentru a îndepărta materialele, creând un efect de oglindă cu un Ra0,8 μm sau mai mic și poate gestiona toleranțe dimensionale până la ± 0,01 mm.
Limita capacităților procesului
Imprimarea 3D are unele beneficii. De exemplu, poate realiza structuri complicate care sunt greu de realizat folosind metode mai vechi, cum ar fi canale de răcire conformă, structuri de reducere a greutății rețelei și cavități cu multe unghiuri. De exemplu, o anumită lamă de motor de aviație folosește imprimarea 3D pentru a face interiorul gol, ceea ce reduce greutatea cu 40%, păstrând în același timp rezistența structurii.
Beneficiile prelucrării CNC: Prelucrare mai eficientă pentru forme obișnuite, cum ar fi avioane și cilindri, și nu este nevoie să faceți față structurilor de susținere rămase. De exemplu, frezarea CNC a realizat rugozitatea suprafeței unui anumit arbore de transmisie a mașinii Ra0,4 μm, care a îndeplinit nevoile de rezistență la uzură pentru rotația cu viteză mare-.
Tendința producției hibride
Metoda hibridă de „imprimare 3D + prelucrare de precizie CNC” devine standard în industrie. De exemplu, o companie care produce matrițe de precizie utilizează imprimarea 3D pentru a realiza un miez de matriță cu trei straturi de canale de răcire interioare. Apoi, folosesc prelucrarea CNC pentru a face procesul de răcire cu 30% mai eficient și pentru a reduce timpul de livrare de la 14 zile la 5 zile.
2. Cererea industriei: diverse criterii pentru rugozitatea suprafeței
industriile distincte au nevoi distincte pentru calitatea suprafeței, ceea ce afectează direct nevoia de prelucrare CNC de precizie:
Domeniul aerospațial
Piesele trebuie să poată face față condițiilor dure (temperatură ridicată, presiune ridicată și stres ridicat), iar defectele de suprafață pot duce la fisuri de oboseală.
Un exemplu obișnuit este că prelucrarea CNC reduce rugozitatea suprafeței de etanșare de la Ra12 μm la Ra0,8 μm atunci când un anumit tip de duză pentru motor rachetă este imprimat 3D. Aceasta prelungește durata de viață a etanșării la temperaturi ridicate de la 50 de ori la 200 de ori.
Alegerea unui proces: Piesele cheie, cum ar fi suprafețele de etanșare și suprafețele de îmbinare, trebuie prelucrate cu precizie CNC. Suprafețele fără-lagăre pot păstra texturile imprimate pentru a economisi greutate.
Domeniul implanturilor medicale
Cerință esențială: rugozitatea suprafeței influențează probabilitatea atașării celulelor osoase și a proliferării bacteriene.
O proteză a articulației șoldului din aliaj de titan trebuie să aibă o calitate a suprafeței de Ra1,5–2,5 μm pentru a lăsa osul să crească în ea. O anumită companie realizează corpuri protetice folosind imprimarea 3D. Apoi, pentru a face suprafața mai netedă la Ra0,8 μm, folosesc o combinație de lustruire chimică și lustruire CNC. Acest lucru păstrează structura microporoasă care a fost realizată prin imprimare, ceea ce face corpul mai compatibil cu viețuitoarele.
Alegerea procesului potrivit: Suprafața funcțională necesită tăiere precisă CNC, în timp ce suprafața structurală poate păstra textura imprimată.
În lumea electronicelor de larg consum
Netezimea suprafeței este un factor cheie care influențează modul în care arată produsul și cât de bine funcționează optic.
Într-un scenariu tipic, prelucrarea CNC a redus rugozitatea suprafeței unui suport de cameră pentru telefonul mobil imprimat 3D-de la Ra3,2 μm la Ra0,05 μm. Acest lucru a făcut ca montura să reflecte mai multă lumină vizibilă, de la 85% la 92%, de care au nevoie sistemele de comunicații laser.
Alegerea unui proces: suprafața optică trebuie prelucrată cu precizie CNC, în timp ce suprafața structurală poate păstra textura imprimată.
Industria energiei și a mucegaiului: calitatea suprafeței trebuie să atingă un echilibru între a fi rezistentă la coroziune și a fi ușor de lucrat.
Un miez de matriță prin injecție imprimat 3D-pentru o mașină a fost folosit pentru a realiza un canal de răcire conform. Apoi, a fost sablat pentru a face suprafața mai puțin aspră, mergând de la Ra15 μm la Ra6.3 μm. Acest lucru a crescut durata de viață a matriței de la 100.000 de utilizări la 500.000 de utilizări.
Alegerea unui proces: pentru suprafețele care nu se ating, puteți utiliza metode cu-cost redus, cum ar fi sablare. Pentru suprafețele care se ating, aveți nevoie de prelucrare CNC de precizie.
3. Cost-eficiență: logica economică a alegerii unui proces
Pentru a decide dacă să utilizați prelucrarea de precizie CNC, trebuie să analizați cu atenție fezabilitatea tehnică, ciclul de livrare și costul de producție.
Evaluarea fezabilității tehnice
Complexitate structurală: dacă produsul are caracteristici greu de fabricat cu CNC (cum ar fi găuri transversale pe interior sau structuri cu pereți-subțiri), imprimarea 3D poate fi singura alegere. De exemplu, imprimarea 3D face camera de combustie plină a unui anumit motor de avion, ceea ce evită dificultățile de concentrare a tensiunilor care s-ar putea întâmpla cu metodele tradiționale de sudare.
Cerință de precizie: prelucrarea de precizie CNC este necesară dacă cerințele de toleranță sunt mai mari decât ceea ce poate face imprimarea 3D (cum ar fi ± 0,01 mm). De exemplu, un semifabricat pentru un angrenaj de înaltă-precizie este realizat prin imprimare 3D, iar șlefuirea CNC crește precizia profilului dinților de la nivelul IT8 la nivelul IT5.
Optimizarea ciclului de livrare
Pentru comenzile urgente, imprimarea 3D poate sări peste pasul de dezvoltare a matriței și să răspundă rapid la „livrarea imprimării de design”. De exemplu, o nouă firmă de vehicule energetice a folosit imprimarea 3D pentru a realiza un prototip de suport pentru un pachet de baterii. Întreaga procedură, de la proiectare până la asamblare, a durat doar 48 de ore.
Dacă dimensiunea lotului este mare (mai mult de 1000 de bucăți), prelucrarea CNC poate fi mai ieftină pentru producția de lot. O companie standard de producție de piese poate utiliza procesarea CNC în serie a conexiunilor din aliaj de aluminiu pentru a face un singur articol cu ​​60% mai ieftin decât imprimarea 3D.
Controlul costului total de livrare
Când utilizați prelucrarea CNC, trebuie să vă gândiți la cheltuieli implicite, cum ar fi programarea, prindere și testarea matriței. Pe de altă parte, imprimarea 3D poate reduce costul instrumentelor și riscul iterațiilor de proiectare. De exemplu, imprimarea 3D poate face o parte structurală complicată dintr-o dată, reducând timpul necesar pentru schimbarea instrumentelor și a căilor de procesare cu 70%.
Rata de utilizare a materialului: prelucrarea CNC utilizează în mod normal 50% până la 70% din material, în timp ce imprimarea 3D poate folosi mai mult de 90%. De exemplu, imprimarea 3D face un anumit articol din aliaj de titan, care costă cu 40% mai puțin decât frezarea CNC.