Как да комбинирате 3D принтиране на метал и CNC обработка по най-разумния начин?

一, Технологично допълване: логична промяна от „противопоставяне“ към „симбиоза“
Металният 3D печат (използвайки технологията SLM/DMLS като пример) използва лазер за разтопяване на метален прах слой по слой, което прави възможно изграждането на сложни вътрешни структури наведнъж. Основните му предимства са:
Пробив в структурните степени на свобода: способен да прави решетъчни структури, конформни охлаждащи канали, неравни повърхности и други неща, които типичните CNC машини не могат. Например, определено тяло на хидравличен клапан получава разместени маслени вериги чрез 3D принтиране, което прави канала на потока 300% по-сложен. CNC обработката се нуждае от много скоби и е трудно да се гарантира, че уплътнява.
Адитивното производство не губи никакъв материал и степента на използване на материала може да бъде над 90%, което е много по-високо от степента от 50% до 70% за CNC обработка.
Капацитет за бърза итерация: След смяна на цифровия модел, той може да бъде отпечатан веднага, без да се налага да се преформова. Това намали времето, необходимо за разработване на нови стоки, от месеци на дни.
Но първоначалната точност (± 0,04 mm) и грапавостта на повърхността (Ra12,5 μm) на 3D принтирането затрудняват посрещането на нуждите от високо-прецизно сглобяване. Това е моментът, когато CNC обработката става много важна:
Корекция на размера: За да компенсирате деформацията на свиване по време на печат, трябва да фрезовате направляващата повърхност на машинния инструмент с точност от ± 0,02 mm.
Повърхностна обработка: Прецизното фрезоване повишава грапавостта на повърхността от Ra12,5 μm в -отлято състояние до Ra1,6 μm, а огледалното полиране може дори да я повиши до Ra0,2 μm.
Ключова механична обработка: CNC е страхотен при извършването на всички видове локална обработка, като правене на челни повърхности с висока точност и отвори с резба с висока точност.
2, Често срещан случай на употреба е, когато трябва да отговаряте както на сложна структура, така и на изисквания за точност.
1. В аерокосмическия бизнес трябва да има баланс между това да си лек и да можеш да носиш голяма тежест.
Един аерокосмически бизнес използва метода "3D печат + CNC", за да направи горивни камери за двигатели:
Процес на 3D печат: Отпечатване на сложни форми с конформни охлаждащи канали от Inconel 718, високотемпературна сплав-базирана на никел-. Това прави структурите с 35% по-леки и способни да се справят с температури до 1200 градуса.
CNC процес: Изключително-прецизна обработка на уплътнителната повърхност до плоскост от 0,01 mm, за да се гарантира, че работи добре в ситуации на високо-налягане.
Проверка на ефекта: Производственият цикъл е 60% по-кратък, отколкото при стандартните методи за леене и заваряване, а животът на умора е два пъти по-дълъг.
2. Медицински импланти: комбинация от персонализация и биосъвместимост
Как се правят ортопедичните импланти от титанова сплав:
3D печат: Използвайки CT данни от пациента, отпечатайте поресто бедрено стъбло с порьозност от 60% до 80% и размер на порите от 200 до 500 μm. Това ще имитира формата на естествените костни трабекули.
CNC машинна обработка: прецизно фрезоване на коничната съединителна повърхност, която докосва кухината на костния мозък, за да се увери, че отговаря на толеранс на ниво H7 и постига биологична фиксация.
Повърхностна обработка: Пясъкоструенето и анодирането правят повърхността по-грапава, което помага на костните клетки да се залепят към нея.
3. Промишлени форми: добър баланс между сложни канали на потока и добро охлаждане
Определена компания за форми използва смесено производствено решение:
3D печатът прави ядро ​​на матрицата с три слоя вътрешни охлаждащи канали наведнъж. Това прави охлаждането с 30% по-ефективно и решава проблема с течовете, който се случва при стандартно снаждане на блокове.
CNC обработка: полирайте разделителната повърхност до Ra0,4 μm, за да улесните отстраняването на пластмасовите части.
Сравнение на разходите: Цената на бройка е намаляла с 42% и няма нужда да се притеснявате за скрап от матрицата от изкривяване при заваряване.
3, Път на интеграция на процеса: подобряване на целия процес от проектирането до последващата-обработка
1. Фаза на проектиране: Оптимизиране на топологията в зависимост от ограниченията на производствения процес.
DFAM (Дизайн за адитивно производство): Използване на метод за генериране на решетъчна структура за намаляване на теглото наполовина, като същевременно се запази здравината.
Запазен резерв за обработка: Отделете 0,3–0,5 mm за елементи, които се нуждаят от CNC довършителни работи, като монтажни повърхности и разположение на отвори. Това ще предпази шарките на печатащите слоеве да повлияят на точността.
Оптимизиране на опорната структура: Използвайте симулационен анализ, за ​​да намалите количеството поддръжка, като същевременно се уверите, че CNC инструментите все още са лесни за достъп. Например опората за определена авиационна скоба е поставена върху необработената повърхност, което съкращава времето за обработка с ЦПУ с 30%.
2. Етап на печат: Съвместна работа за регулиране на настройките и последваща-обработка
Choose spherical powder (flowability>30s/50g), за да се разпредели прахът по-равномерно и да се намали порьозността до по-малко от 0,5%.
Техниката на термична обработка включва отгряване за освобождаване на напрежението при 650 градуса за 2 часа и горещо изостатично пресоване (HIP) за повишаване на плътността до над 99,9%.
Контрол на посоката: Използвайте софтуера Magics, за да намерите най-добрия ъгъл за поставяне на елементи, за да намалите необходимото количество опора за висящи конструкции.
3. Етапът на CNC обработка: пет-осово свързване и интелигентна компенсация
Пет{0}}осен обработващ център: Системата Siemens 840D се използва за затягане и обработка на сложни повърхности с едно движение, което предотвратява грешки при позициониране.
Цифрова двойна технология: използване на симулация на Vericut за прогнозиране как ще се промени обработката и извършване на корекции на модела преди време. Например, симулацията подобри точността на контура на дадена турбинна лопатка от ± 0,05 mm на ± 0,02 mm.
При проверка на машината: Използване на сонди на Renishaw, за да следите размерите на обработката в реално време и да коригирате грешки, които се случват поради износване на инструмента.
4. Етап на повърхностна обработка: съчетаване на функционализация и орнаментация
Пясъкоструйна обработка: Използвайте 120 меша стъклени перли, за да направите грапавостта на повърхността Ra3,2 μm, за да помогнете на покритието да се залепи по-добре.
Микродъгово оксидиране: Направете керамично покритие с дебелина 10 μm върху повърхността на титанова сплав. Фолиото е твърдо 1000HV и пет пъти по-устойчиво на износване.
PVD покритие: Поставянето на TiN покритие прави повърхността по-твърда (2200HV) и й придава златист вид.