3D-печать и машинная обработка часто рассматриваются как «конкуренты», но они также могут быть и «партнерами». Детали для 3D-печати часто необходимо подвергать механической обработке для обеспечения более высоких допусков и улучшения качества поверхности. Между тем, детали, которые когда-то были вырезаны из цельного металлического блока, теперь можно печатать на 3D-принтере быстрее и в более сложных формах. Растущее число гибридных производственных машин объединяет 3D-печать и оборудование с ЧПУ в одном пакете для лучшей автоматизации и ускорения производства деталей. Итак, как они поживают? Каково будущее гибридного производства?
Производители гибридного производственного оборудования говорят, что гибридная технология преодолевает недостатки обеих технологий, позволяя производителям производить более точные и качественные детали быстрее и с меньшими затратами. Это менее расточительно, чем механическая обработка, более эффективная и более точная, чем только 3D-печать, без необходимости вручную перемещать детали или программировать две разные части оборудования.
△ Сочетание прямого энергетического осаждения и фрезерования с ЧПУ
Что такое гибридный-3D-принтер с ЧПУ?
Гибридное производство — это относительно новый подход, сочетающий аддитивные и субтрактивные методы производства на одной машине. Эти машины используют 3D-печать для производства металлических или пластиковых деталей почти чистой формы. Затем деталь фрезеруется до требуемых допусков другим блоком или инструментальной головкой станка. С помощью гибридного производства производители (и их клиенты) могут получить сложные геометрические формы, полученные с помощью аддитивного производства, и качество поверхности фрезерования. Помимо создания деталей с нуля, эти станки идеально подходят для добавления новых функций к существующим деталям, выполнения ремонта деталей и нанесения покрытий на детали перед операциями постобработки.
Гибридные производственные машины различаются в зависимости от производителя, но обычно делятся на две категории: последовательное гибридное производство и альтернативное гибридное производство.
△Обработка с ЧПУ после 3D-печати для получения гладкой поверхности
● Последовательные гибридные производственные машины сначала завершают полный процесс AM, который производит 3D-печатные детали почти чистой формы, прежде чем перейти к процессу вычитания.
● Альтернативные гибридные производственные машины переключаются между AM и фрезерными агрегатами на протяжении всего производственного процесса. Некоторые альтернативные гибридные машины могут даже печатать остальное во время обработки детали.
Гибридное производство — это жизнеспособное решение для производства прототипов и функциональных деталей для конечного использования в дополнение к ремонту существующих компонентов. Гибридное производство особенно привлекательно для небольших компаний, которым необходимы возможности как аддитивного производства, так и механической обработки. Эти машины позволяют им производить две (или смешанные) детали без необходимости вкладывать средства в две машины. Он также может удовлетворить высокие требования определенных отраслей, например, сложность деталей и производительность в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
Плюсы и минусы гибридных производственных машин
Гибридное производство имеет много преимуществ по сравнению с чистыми методами AM или субтрактивными методами:
●Одним из важнейших преимуществ является возможность повышения производительности. Поскольку процессы аддитивной обработки и механической обработки выполняются на одном станке, нет необходимости менять детали и повторно калибровать оборудование. Ячейки механической обработки также могут частично или полностью заменить ручную постобработку AM, что также ускоряет производство.
● Гибридное производство может обеспечить более высокую точность и более жесткие допуски, чем большинство индивидуальных 3D-принтеров. Аддитивное производство может создавать более сложные геометрические формы и структуры деталей, чем механическая обработка, например, интеграция деталей, внутренние каналы и заполнение решетки. Производство всей детали на одном станке также снижает вероятность дефектов или ошибок обработки.
●Гибридные машины позволяют использовать несколько материалов в одной детали, что приводит к значительному улучшению механических характеристик и снижению затрат. Более слабые детали могут быть покрыты более прочными металлами, добавлены высокоэффективные материалы для улучшения движения деталей или теплопередачи, или можно сэкономить на материальных затратах, используя дорогие материалы только там, где они необходимы.
● Гибридное производство может снизить первоначальные инвестиции и эксплуатационные расходы. Дешевле сразу купить гибридный станок, чем покупать станок с ЧПУ и промышленный 3D-принтер одновременно. Один гибридный станок потребляет меньше энергии и требует меньше площади, чем отдельные агрегаты AM и CNC.
△ Детали с такими функциями, как внутренние каналы охлаждения
Недавнее исследование показало, что гибридное производство устраняет отходы субтрактивных технологий, сокращая потребление материалов до 97 процентов. На станках DED/CNC также можно добавлять материал только в выбранные места. Эти пользователи ремонтируют поврежденные компоненты и ускоряют производство, добавляя металл к деталям, например, используемым в морской и нефтегазовой промышленности. В то же время блок ЧПУ может обрабатывать тонкие внутренние структуры между циклами наплавки материала.
Несмотря на свои огромные преимущества, гибридное производство не отвечает всем производственным потребностям и имеет некоторые недостатки:
●Хотя эти машины могут снизить первоначальные инвестиции, они недешевы и могут превысить бюджет небольшой компании.
● Эксплуатация гибридного станка может быть сложной, требуя от оператора глубокого понимания 3D-печати и обработки с ЧПУ, чтобы определить наилучший метод изготовления данной детали.