Необходимо ли е да се извърши CNC прецизна обработка след метален 3D печат?

1. Ядрото на технологията: способността на адитивните и субтрактивните материали да работят заедно
Основната разлика между CNC прецизната обработка и металния 3D печат е това, което ги кара да работят заедно в производствения процес:
Различни начини за формиране
Металният 3D печат прави нещата чрез топене на метален прах един слой наведнъж. Повърхността показва типични модели на слоеве и следи от стопилка. Възможно е да има проблеми с микроструктурата, като прах, който не се е стопил и микропори. CNC прецизната обработка използва рязане с инструменти за отстраняване на материали, създавайки огледален ефект с Ra0,8 μm или по-малко и може да управлява толеранси на размерите в рамките на ± 0,01 mm.
Ограничение на възможностите на процеса
3D печатът има някои предимства. Например, той може да направи сложни структури, които е трудно да се направят с помощта на по-стари методи, като конформни охлаждащи канали, решетъчни структури за намаляване на теглото и кухини с много ъгли. Например, определена перка на авиационен двигател използва 3D печат, за да направи вътрешността куха, което намалява теглото с 40%, като същевременно запазва здравината на конструкцията.
Предимства на обработката с ЦПУ: По-ефективна обработка за обикновени форми като равнини и цилиндри и няма нужда да се справяте с остатъчни поддържащи конструкции. Например фрезоването с ЦПУ направи грапавостта на повърхността на определен трансмисионен вал на автомобил Ra0,4 μm, което отговаря на нуждите от устойчивост на износване за високо-скоростно въртене.
Тенденцията на хибридното производство
Хибридният метод на "3D печат + CNC прецизна обработка" се превръща в стандарт в индустрията. Например, компания, която произвежда прецизни форми, използва 3D печат, за да направи сърцевина на матрицата с три слоя вътрешни охлаждащи канали. След това те използват CNC обработка, за да направят процеса на охлаждане с 30% по-ефективен и да намалят времето за доставка от 14 дни на 5 дни.
2. Индустриално търсене: различни критерии за грапавост на повърхността
различни индустрии имат различни нужди от качество на повърхността, което пряко засяга необходимостта от CNC прецизна обработка:
Сфера на космическото пространство
Частите трябва да могат да издържат на тежки условия (висока температура, високо налягане и голямо напрежение), а повърхностните дефекти могат да доведат до пукнатини от умора.
Често срещан пример е, че обработката с ЦПУ намалява грапавостта на запечатващата повърхност от Ra12 μm до Ra0,8 μm, когато определен тип дюза на ракетен двигател е 3D отпечатана. Това удължава живота на запечатване при високи температури от 50 пъти до 200 пъти.
Избор на процес: Ключовите части, като уплътняващи повърхности и свързващи повърхности, трябва да бъдат прецизно обработени с ЦПУ. Не-носещите повърхности могат да запазят отпечатани текстури, за да спестят тегло.
Сфера на медицинските импланти
Основно изискване: Грапавостта на повърхността влияе върху вероятността от прикрепване на костни клетки и бактериална пролиферация.
Протезата на тазобедрената става от титаниева сплав трябва да има качество на повърхността Ra1,5–2,5 μm, за да може костта да врасне в нея. Определена компания прави протезни тела чрез 3D принтиране. След това, за да направят повърхността по-гладка до Ra0,8 μm, те използват комбинация от химическо полиране и CNC полиране. Това запазва микропорестата структура, която е направена чрез печат, което прави тялото по-съвместимо с живите същества.
Избор на правилния процес: Функционалната повърхност се нуждае от CNC прецизно рязане, докато структурната повърхност може да запази отпечатаната текстура.
В света на битовата електроника
Гладкостта на повърхността е ключов фактор, който влияе върху това как изглежда продуктът и колко добре работи оптически.
В типичен сценарий обработката с ЦПУ намали грапавостта на повърхността на 3D-принтирана стойка за камера за мобилен телефон от Ra3,2 μm до Ra0,05 μm. Това накара стойката да отразява повече видима светлина, от 85% до 92%, което е необходимо на лазерните комуникационни системи.
Избор на процес: Оптичната повърхност трябва да бъде обработена с CNC прецизност, докато структурната повърхност може да запази отпечатаната текстура.
Енергия и плесенна индустрия: Качеството на повърхността трябва да намери баланс между устойчивост на корозия и лесна работа.
3D-принтирана сърцевина на шприцформа за автомобил беше използвана за направата на конформен охлаждащ канал. След това беше обработен с пясъкоструйка, за да направи повърхността по-малко грапава, преминавайки от Ra15 μm до Ra6,3 μm. Това увеличи продължителността на живота на формата от 100 000 употреби на 500 000 употреби.
Избор на процес: За повърхности, които не се докосват, можете да използвате евтини-методи като пясъкоструене. За повърхности, които се докосват, имате нужда от CNC прецизна обработка.
3. Разход-ефективност: Икономическата логика на избора на процес
За да решите дали да използвате CNC прецизна обработка, трябва внимателно да разгледате техническата осъществимост, цикъла на доставка и разходите за производство.
Оценка на техническата осъществимост
Структурна сложност: Ако продуктът има характеристики, които са трудни за производство с ЦПУ (като кръстосани отвори отвътре или тънкостенни структури), 3D отпечатването може да е единственият избор. Например, 3D принтирането прави пълната горивна камера на даден самолетен двигател, което избягва трудностите с концентрацията на напрежението, които могат да възникнат при традиционните методи за заваряване.
Изискване за точност: Необходима е CNC прецизна обработка, ако изискването за толеранс е по-високо от това, което може да направи 3D печатът (като ± 0,01 mm). Например, заготовка за високо-прецизно зъбно колело се прави чрез 3D принтиране, а CNC шлифоването повишава точността на профила на зъба от ниво IT8 до ниво IT5.
Оптимизиране на цикъла на доставка
За спешни поръчки 3D печатът може да пропусне стъпката на разработка на матрицата и бързо да отговори на „доставка на печат на дизайн“. Например, фирма за нови енергийни превозни средства използва 3D печат, за да направи прототип на скоба за батериен пакет. Цялата процедура, от проектирането до сглобяването, отне само 48 часа.
Ако размерът на партидата е голям (повече от 1000 броя), CNC обработката може да бъде по-евтина за серийно производство. Компания за производство на стандартни части може да използва CNC групова обработка на връзки от алуминиева сплав, за да направи един артикул с 60% по-евтин от 3D печат.
Контрол на общата стойност на доставката
Когато използвате CNC машинна обработка, трябва да помислите за неявни разходи като програмиране, затягане и тестване на матрици. От друга страна, 3D печатът може да намали цената на инструментите и риска от итерации на дизайна. Например, 3D принтирането може да направи сложна структурна част наведнъж, намалявайки времето, необходимо за смяна на инструменти и пътеки на обработка с 70%.
Степен на използване на материала: CNC обработката обикновено използва 50% до 70% от материала, докато 3D печатът може да използва повече от 90%. Например, 3D принтирането прави конкретен артикул от титанова сплав, който струва 40% по-малко от CNC фрезоването.