Kuidas ühendada metalli 3D-printimine ja CNC-töötlus kõige mõistlikumal viisil?

一, Tehnoloogiline komplementaarsus: loogiline muutus "opositsioonist" "sümbioosiks"
Metallist 3D-printimisel (näiteks SLM/DMLS-tehnoloogial) sulatatakse laseriga metallipulbrit kihthaaval, võimaldades korraga ehitada keerulisi sisekonstruktsioone. Selle peamised eelised on:
Läbimurre struktuursetes vabadusastmetes: võime teha võrestruktuure, konformseid jahutuskanaleid, ebatasasi pindu ja muid asju, mida tüüpilised CNC-masinad ei suuda. Näiteks teatud hüdroklapi korpus saab 3D-printimise teel ajastatud õliahelad, mis muudab voolukanali 300% keerulisemaks. CNC-mehaaniline töötlemine vajab palju klambreid ja selle tihedust on raske tagada.
Lisandite tootmine ei raiska materjali ja materjali kasutusmäär võib olla üle 90%, mis on palju suurem kui CNC-töötluse 50–70%.
Võimalus kiiresti itereerida: pärast digitaalmudeli vahetamist saab selle kohe printida, ilma et oleks vaja ümber vormida. See on lühendanud uute kaupade väljatöötamiseks kuluvat aega kuudelt päevadele.
Kuid 3D-printimise esialgne täpsus (± 0,04 mm) ja pinnakaredus (Ra12,5 μm) muudavad -täpse kokkupaneku vajaduste rahuldamise keeruliseks. See on siis, kui CNC-töötlus muutub väga oluliseks:
Suuruse korrigeerimine: printimise ajal tekkiva kokkutõmbumise deformatsiooni korvamiseks freesige tööpingi juhtpind täpsusega ± 0,02 mm.
Pinna viimistlus: Täppisfreesimine tõstab pinna kareduse Ra12,5 μm-lt as-valatud olekus Ra1,6 μm-ni ja peegelpoleerimine võib selle tõsta isegi Ra0,2 μm-ni.
Peamised omadused töötlemine: CNC teeb suurepäraselt igasuguseid kohalikke töötlusi, näiteks suure täpsusega otspindade ja suure täpsusega keermestatud auke.
2, tavaline kasutusjuhtum on siis, kui peate vastama nii keerulisele struktuurile kui ka täpsusnõuetele.
1. Lennundusäris peab valitsema tasakaal kerge olemise ja suure raskuse vahel.
Üks lennundusettevõte kasutab mootori põlemiskambrite valmistamiseks meetodit "3D printimine + CNC".
3D-printimise protsess: keerukate kujundite printimine konformsete jahutuskanalitega Inconel 718-st, nikli-põhisest kõrgel temperatuuril{3}}sulamist. See muudab konstruktsioonid 35% kergemaks ja talub kuni 1200 kraadi temperatuuri.
CNC-protsess: tihenduspinna ülitäpne töötlemine-0,01 mm tasaseks, et tagada selle hea toimimine{2}}kõrgsurveolukordades.
Mõju kontrollimine: tootmistsükkel on 60% lühem kui tavaliste valu- ja keevitusmeetodite puhul ning väsimuse kestus on kaks korda pikem.
2. Meditsiinilised implantaadid: isikupärastamise ja biosobivuse segu
Titaanisulamist ortopeediliste implantaatide valmistamine:
3D-printimine: kasutades patsiendi CT-andmeid, printige poorne reieluu tüvi poorsusega 60–80% ja pooride suurusega 200–500 μm. See jäljendab looduslike luutrabeekulite kuju.
CNC-mehaaniline töötlemine: luuüdi õõnsust puudutava koonilise vastaspinna täpne freesimine, et veenduda, et see vastab H7 taseme tolerantsile ja saavutab bioloogilise fikseerimise.
Pinnatöötlus: Liivaprits ja anodeerimine muudavad pinna karedamaks, mis aitab luurakkudel selle külge kinni jääda.
3. Tööstuslikud vormid: hea tasakaal keeruliste voolukanalite ja hea jahutuse vahel
Teatud vormiettevõte kasutab segatootmislahendust:
3D-printimine teeb vormisüdamiku, millel on korraga kolm kihti sisemisi jahutuskanaleid. See muudab jahutuse 30% tõhusamaks ja lahendab lekete probleemi, mis juhtub tavalise plokkide ühendamisega.
CNC-töötlus: poleerige eralduspind Ra0,4 μm-ni, et hõlbustada plastosade eemaldamist.
Kulude võrdlus: tüki hind on langenud 42% ja pole vaja karta keevitusmoonutustest tekkivate hallitusjääkide pärast.
3. Protsessi integreerimise tee: kogu protsessi täiustamine kavandamisest kuni järeltöötluseni
1. Projekteerimisfaas: optimeerige topoloogiat sõltuvalt tootmisprotsessi piiridest.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): võrestruktuuri genereerimise meetodi kasutamine, et vähendada kaalu pooleks, säilitades samal ajal tugevuse.
Reserveeritud töötlemisvaru: jätke 0,3–0,5 mm kõrvale elementide jaoks, mis vajavad CNC-viimistlust, nagu montaažipinnad ja avade paigutused. See hoiab ära trükikihi mustrite täpsuse mõjutamise.
Tugistruktuuri optimeerimine: kasutage simulatsioonianalüüsi, et vähendada toe kogust, tagades samal ajal, et CNC-tööriistadele on endiselt lihtne juurde pääseda. Näiteks teatud lennukronsteini tugi asetatakse töötlemata pinnale, mis vähendab CNC-töötluse aega 30%.
2. Printimisetapp: tehke koostööd seadete reguleerimiseks ja järeltöötluseks
Choose spherical powder (flowability>30s/50g), et pulber jaotuks ühtlasemalt ja poorsus oleks väiksem kui 0,5%.
Kuumtöötlemise tehnika hõlmab pinget leevendavat lõõmutamist 650 kraadi juures 2 tundi ja kuumisostaatilist pressimist (HIP), et tõsta tihedus üle 99,9%.
Suuna juhtimine: kasutage Magicsi tarkvara, et leida parim nurk elementide paigutamiseks, et vähendada rippkonstruktsioonide jaoks vajalikku tuge.
3. CNC-töötlusetapp: viie-telje ühendamine ja nutikas kompenseerimine
Viie-teljega töötlemiskeskus: Siemens 840D süsteemi kasutatakse keeruliste pindade ühekordseks kinnitamiseks ja töötlemiseks, mis hoiab ära positsioneerimise vigu.
Digitaalne kaksiktehnoloogia: Vericuti simulatsiooni kasutamine, et ennustada, kuidas töötlemine muutub, ja mudeli õigeaegne kohandamine. Näiteks parandas simulatsioon antud turbiini laba kontuuride täpsust ± 0,05 mm-lt ± 0,02 mm-ni.
Masina kontrollimisel: Renishaw sondide kasutamine töötlemismõõtmetel reaalajas silma peal hoidmiseks ja tööriista kulumisest tingitud vigade parandamiseks.
4. Pinnatöötluse etapp: funktsionaliseerimise ja ornamentika kombineerimine
Liivapritsitöötlus: kasutage 120 võrgusilma klaashelmeid, et muuta pinna karedus Ra3,2 μm, et kattekiht paremini kleepuks.
Mikrokaarega oksüdatsioon: tehke titaanisulami pinnale 10 μm paksune keraamiline kate. Kile on 1000HV kõva ja viis korda kulumiskindlam.
PVD-kate: TiN-katte pealekandmine muudab pinna kõvemaks (2200HV) ja annab sellele kuldse välimuse.