Инженер отваря нов чертеж: хидравличен корпус, пълен с вътрешни маслени канали, пресичащи се водни канали и свободни кухини. Програматорът на 5-осите незабавно маркира проблемните фрези, които не могат да достигнат половината характеристики. Разделянето на частта, машинната обработка на половинките, след това заваряването или свързването им заедно с болтове е обичайното решение. Този маршрут добавя риск от запечатване, допълнителни приспособления, по-дълги срокове за изпълнение и по-високи разходи.
Практическият въпрос става ясен: можеметални 3D отпечатани компонентирешаване на геометрията на едно парче?
Защо сложните вътрешни кухини все още представляват предизвикателство за много{0}}осовото ЦПУ
Достъпността на инструмента поставя твърдата граница. Дори едновременните машини с 5-оси се борят с дълбоки извити канали или напълно затворени проходи. След като съотношението на дълбочината-към-диаметъра надхвърли приблизително 4:1 или подкопае блокиращия достъп-на видимост, магазините се обръщат към множество настройки или вторична EDM.
Когато чистата машинна обработка се провали, дизайнерите разделят частта. Всяка връзка по-късно се превръща в потенциален път за теч под налягане. Заваряването въвежда термично-засегнати зони и остатъчно напрежение; следва проверка и преработка. За малки-до-средни обеми части със сложна геометрия тези санкции бързо правят конвенционалните маршрути скъпи.
Как металният 3D печат решава проблема с вътрешната-кухина
Адитивните процеси изграждат слой по слой от метален прах, така че обхватът на инструмента престава да има значение. Вътрешни канали с почти всякаква форма-кръгла, квадратна, разклонена или конформна-форма като едно твърдо тяло.
SLM (селективно лазерно топене)
Напълно разтопява праха и осигурява почти-пълна плътност, подходяща за функционални хидравлични части. Неразтопеният прах вътре в каналите действа като временна опора, отстранен по-късно през проектирани аварийни отвори (обикновено 3 mm или по-големи).
Индустриален MJF печат
Най-доброто за полимерни прототипи с висока-производителност, бързо валидиране на сложни вътрешни пътища на потока. За производствени метални части водещи са SLM или системите за-струйно свързване на метал.
И двата подхода отварят опции за проектиране, CNC не могат да се съчетаят: топология-оптимизирани решетки, които намаляват теглото, конформни охлаждащи канали, които следват контура на частта, и гладки пътища на органичния поток, които намаляват падането на налягането.
Хидравличните колектори, които някога се нуждаеха от десет или повече машинно обработени части, сега могат да се превърнат в един метален 3D отпечатан компонент. По-малко фуги означават по-малко точки на течове и по-просто сглобяване.
3D печатът не замества напълно CNC-където хибридът печели
Както-изграденият метален 3D печат обикновено издържа±0,1 мми повърхностна грапавост наоколоRa 5–15 µm. Уплътнителните повърхности, прецизните отвори и резбите, които се нуждаят от по-строги допуски, все още изискват CNC обработка.
Кованата заготовка също така запазва напълно изотропни свойства, които се изискват при някои-приложения с висок цикъл. При по-големи обеми балансът на разходите се измества - след като програмите и приспособленията бъдат платени, много-осовото ЦПУ често става по-евтино за по-прости или умерено сложни форми.
Реалистичният индустриален отговор е хибридно производство. Отпечатайте сложната вътрешна геометрия и тялото със свободна форма, след което обработете само критичните базови точки и уплътнителните повърхности. Тази комбинация дава геометричната свобода на добавянето с прецизността на субтрактивната работа-и се нарежда сред най-добрите процеси за части със сложна вътрешна кухина в ниски-до-средни партиди.
Практически бележки за отпечатване на вътрешни канали без поддържащи структури
Дизайнерите могат да избегнат блокираните опори с няколко повтарящи се правила:
Тези правила превръщат "как да отпечатате вътрешни канали без поддържащи структури" от теоретичен въпрос в повторим производствен метод.
Примерен случай: Хибриден път за хидравличен корпус
Казус от практиката
Скорошен проект, ръководен от специализиран производител на метални 3D печата, включваше хидравличен корпус под високо-налягане с множество пресичащи се маслени канали и интерфейси за монтаж. Чистото много{3}}осно ЦПУ би изисквало три отделни части, заваряване и обстойни тестове за течове-приблизително време за изпълнение от шест до осем седмици.
Екипът преработи частта за добавка: самоподдържащи се-канали, прахообразни-евакуационни отвори и допълнителен материал, оставен на всички критични повърхности. Корпусът е произведен от SLM от неръждаема стомана,-облекчен, след което е завършен на 5-осна машина само там, където толерансите го изискват.
Времето за изпълнение падна допод две седмици. Дизайнът от една-част премахва заварените съединения. Тестването под налягане потвърди-ефективност без течове при работно налягане. За малката производствена партида общите разходи бяха доста под много-CNC маршрута.
Индустриална посока
Производството с метални добавки продължава да печели дял за части, чиято стойност се крие във вътрешната сложност-хидравлични блокове, конформни-охлаждаеми инструментални вложки и олекотени аерокосмически колектори. Сравнението на много{3}}осовия CNC спрямо 3D печат за хидравлични корпуси все повече благоприятства хибридния маршрут, когато геометрията на канала е основният двигател на разходите.Технология за бърз прототиппозволява на екипите да валидират ефективността на потока в полимер (често чрез индустриален MJF печат), преди да се ангажират с производството на метал. Прогресивните магазини, които някога са работили само като фабрики за CNC машинна обработка с вътрешна кухина, сега рутинно добавят адитивен капацитет или си партнират с производител на метален 3D печат, за да запазят наличните и двете опции.
Често задавани въпроси
Въпрос: Може ли 3D принтирането напълно да замени CNC за части с вътрешна кухина?
О: Не. Той решава недостъпните вътрешни функции и консолидира сглобките, но критичните допуски и повърхностните покрития почти винаги се нуждаят от CNC обработка.
Въпрос: Достатъчно прецизен ли е MJF печатът за функционални вътрешни канали?
A: Индустриален MJF печатдоставя последователни, изотропни полимерни части и работи добре за технология за бързи прототипи и не-метални канали. За метални канали под налягане SLM или струята с метално свързващо вещество остава по-добрият избор.
Въпрос: Какво е по-евтино за малки партиди-3D печат или многоосно ЦПУ?
О: За сложни вътрешни кухини металният 3D печат или хибридният маршрут обикновено струват по-малко в количества от една до няколко дузини, тъй като избягват множество настройки, заваряване и риск от скрап.
Въпрос: Могат ли 3D отпечатаните метални части да бъдат завършени с ЦПУ след това?
A: Да. Оставянето на материал за обработка върху критични повърхности е стандартна практика и осигурява прецизността, необходима за запечатване и сглобяване.
Следваща стъпка
Ако вашият следващ хидравличен корпус, колектор или част с кухина избутва много-осното ЦПУ отвъд практическите граници, изпратете чертежа за бърз преглед на производителността. Специализиран производител на метален 3D печат може да покаже дали чиста добавка, хибридна добавка-плюс-CNC или конвенционална машинна обработка осигурява най-добрия процес за сложни части с вътрешна кухина във вашия обем и прозорец на производителност - рутинно съкращавайки времето за изпълнение, премахвайки точките на течове и понижавайки общите разходи в сравнение с традиционните методи за разделяне-и-заваряване.