Metal 3D baskı ile CNC işleme en makul şekilde nasıl birleştirilir?

一, Teknolojik tamamlayıcılık: "karşıtlık"tan "ortak yaşama" doğru mantıksal bir değişim
Metal 3D baskı (örnek olarak SLM/DMLS teknolojisi kullanılarak), metal tozunu katman katman eritmek için bir lazer kullanır ve karmaşık iç yapıların aynı anda inşa edilmesini mümkün kılar. Başlıca faydaları şunlardır:
Yapısal serbestlik derecelerinde devrim: Kafes yapıları, uyumlu soğutma kanallarını, düzgün olmayan yüzeyleri ve tipik CNC makinelerinin yapamadığı diğer şeyleri yapabilme. Örneğin, belirli bir hidrolik valf gövdesi, 3D baskı yoluyla kademeli yağ devrelerine sahip oluyor ve bu da akış kanalını %300 daha karmaşık hale getiriyor. CNC işleme birçok kelepçeye ihtiyaç duyar ve sızdırmazlık sağladığından emin olmak zordur.
Eklemeli üretim hiçbir malzemeyi israf etmez ve malzeme kullanım oranı %90'ın üzerinde olabilir; bu, CNC işleme için %50 ila %70 oranından çok daha yüksektir.
Hızlı yineleme kapasitesi: Dijital model değiştirildikten sonra yeniden kalıplanmaya gerek kalmadan hemen basılabilir. Bu, yeni ürünler geliştirmek için gereken süreyi aylardan günlere indirdi.
Ancak 3D yazdırmanın başlangıç ​​doğruluğu (± 0,04 mm) ve yüzey pürüzlülüğü (Ra12,5 μ m), yüksek-hassasiyetteki montaj ihtiyaçlarının karşılanmasını zorlaştırır. Bu, CNC işlemenin çok önemli hale geldiği zamandır:
Boyut düzeltme: Yazdırma sırasındaki büzülme deformasyonunu telafi etmek için, takım tezgahı kılavuz yüzeyini ± 0,02 mm hassasiyetle frezelemeniz gerekir.
Yüzey bitirme: Hassas frezeleme, yüzey pürüzlülüğünü döküm halindeki Ra12,5 μm'den Ra1,6 μm'ye yükseltir ve ayna parlatma bunu Ra0,2 μm'ye bile yükseltebilir.
Temel özellik işleme: CNC, uç yüzleri yüksek hassasiyetle ve dişli delikleri yüksek hassasiyetle yapmak gibi her türlü yerel işlemeyi yapmada mükemmeldir.
2, Yaygın bir kullanım durumu, hem karmaşık yapıyı hem de hassas gereksinimleri karşılamanız gerektiği zamandır.
1. Havacılık ve uzay işinde hafif olmakla çok fazla ağırlık taşıyabilmek arasında bir denge olması gerekir.
Bir havacılık işletmesi, motor yanma odalarını yapmak için "3D baskı+CNC" yöntemini kullanıyor:
3D baskı işlemi: Nikel-bazlı yüksek-sıcaklık alaşımı olan Inconel 718'den uyumlu soğutma kanallarıyla karmaşık şekillerin basılması. Bu, yapıların %35 daha hafif olmasını ve 1200 dereceye kadar sıcaklıklara dayanabilmesini sağlıyor.
CNC işlemi: Yüksek-basınç durumlarında iyi çalıştığından emin olmak için sızdırmazlık yüzeyinin 0,01 mm düzlüğe kadar ultra-hassas işlenmesi.
Etki doğrulaması: Üretim döngüsü standart döküm ve kaynak yöntemlerine göre %60 daha kısadır ve yorulma ömrü iki kat daha uzundur.
2. Tıbbi implantlar: kişiselleştirme ve biyouyumluluğun bir karışımı
Titanyum alaşımlı ortopedik implantlar nasıl yapılır:
3D yazdırma: Hastadan alınan CT verilerini kullanarak %60 ila %80 gözenekliliğe ve 200 ila 500 μm gözenek boyutuna sahip gözenekli bir femoral gövde yazdırın. Bu, doğal kemik trabeküllerinin şeklini taklit edecektir.
CNC işleme: H7 seviyesi toleransını karşıladığından ve biyolojik sabitleme sağladığından emin olmak için kemik iliği boşluğuna temas eden konik birleşme yüzeyinin hassas şekilde frezelenmesi.
Yüzey işleme: Kumlama ve anotlama, yüzeyi daha pürüzlü hale getirir, bu da kemik hücrelerinin yüzeye yapışmasına yardımcı olur.
3. Endüstriyel kalıplar: karmaşık akış kanalları ve iyi soğutma arasında iyi bir denge
Belirli bir kalıp şirketi karma üretim çözümü kullanıyor:
3D baskı, aynı anda üç katmanlı dahili soğutma kanalına sahip bir kalıp göbeği oluşturur. Bu, soğutmayı %30 daha etkili hale getirir ve standart blok birleştirmede meydana gelen sızıntı sorununu çözer.
CNC işleme: plastik parçaların çıkarılmasını kolaylaştırmak için ayırma yüzeyini Ra0,4 μm'ye kadar parlatın.
Maliyet karşılaştırması: Parça başına maliyet %42 oranında azaldı ve kaynak bozulmasından kaynaklanan kalıp hurdası konusunda endişelenmenize gerek yok.
3, Süreç entegrasyonunun yolu: tasarımdan-işleme sonrasına kadar tüm sürecin iyileştirilmesi
1. Tasarım aşaması: Üretim sürecinin sınırlarına bağlı olarak topolojiyi optimize edin.
DFAM (Katmanlı Üretim Tasarımı): Gücü korurken ağırlığı yarıya indirmek için kafes yapısı oluşturma yönteminin kullanılması.
Ayrılmış işleme payı: Montaj yüzeyleri ve delik yerleşimleri gibi CNC son işlemi gerektiren öğeler için 0,3-0,5 mm ayırın. Bu, yazdırma katmanı desenlerinin doğruluğu etkilemesini önleyecektir.
Destek yapısının optimizasyonu: CNC takımlarına ulaşmanın hala kolay olduğundan emin olurken destek miktarını azaltmak için simülasyon analizini kullanın. Örneğin, belirli bir havacılık braketi için destek işlenmemiş yüzeye-yerleştirilir, bu da CNC işleme süresini %30 oranında azaltır.
2. Yazdırma aşaması: Ayarları düzenlemek ve-sonraki işlemleri gerçekleştirmek için birlikte çalışma
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) tozun daha eşit şekilde dağılmasını sağlamak ve gözenekliliği %0,5'in altına düşürmek için.
Isıl işlem tekniği, 650 derecede 2 saat boyunca gerilim giderme tavlamayı ve yoğunluğu %99,9'un üzerine çıkarmak için sıcak izostatik preslemeyi (HIP) içerir.
Yön kontrolü: Asma yapılar için gereken destek miktarını azaltmak amacıyla elemanların yerleştirilmesinde en iyi açıyı bulmak için Magics yazılımını kullanın.
3. CNC işleme aşaması: beş-eksen bağlantısı ve akıllı telafi
Beş-eksenli işleme merkezi: Siemens 840D sistemi, karmaşık yüzeyleri tek seferde kelepçelemek ve işlemek için kullanılır; bu da konumlandırma hatalarını önler.
Dijital ikiz teknolojisi: İşlemenin nasıl değişeceğini tahmin etmek için Vericut simülasyonunu kullanmak ve modelde önceden ayarlamalar yapmak. Örneğin simülasyon, belirli bir türbin kanadının kontur doğruluğunu ± 0,05 mm'den ± 0,02 mm'ye çıkardı.
Tezgah muayenesinde: İşleme boyutlarına gerçek zamanlı göz kulak olmak ve takım aşınması nedeniyle meydana gelen hataları düzeltmek için Renishaw problarını kullanmak.
4. Yüzey işleme aşaması: işlevselleştirme ve süslemenin birleştirilmesi
Kumlama işlemi: Kaplamanın daha iyi yapışmasına yardımcı olmak için yüzey pürüzlülüğünü Ra3,2 μm yapmak için 120 ağ cam boncuk kullanın.
Mikro ark oksidasyonu: Titanyum alaşımının yüzeyine 10 μm kalınlığında seramik kaplama yapın. Film 1000HV sertliğe sahiptir ve aşınmaya karşı beş kat daha dayanıklıdır.
PVD kaplama: TiN kaplamanın uygulanması yüzeyi daha sert hale getirir (2200HV) ve ona altın rengi bir görünüm kazandırır.