Η τρισδιάστατη εκτύπωση και η κατεργασία συχνά θεωρούνται «ανταγωνιστές», αλλά μπορούν επίσης να είναι «συνεργάτες». Τα εξαρτήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης συχνά πρέπει να υποβληθούν σε μηχανική επεξεργασία για να παράγουν υψηλότερες ανοχές και καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας. Εν τω μεταξύ, μέρη που κάποτε είχαν αλεσθεί από ένα συμπαγές κομμάτι μετάλλου μπορούν να εκτυπωθούν 3D πιο γρήγορα και σε πιο περίπλοκα σχήματα. Ένας αυξανόμενος αριθμός υβριδικών μηχανημάτων κατασκευής συνδυάζει μηχανήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης και CNC σε ένα πακέτο για καλύτερη αυτοματοποίηση και επιτάχυνση της παραγωγής ανταλλακτικών. Λοιπόν, πώς τα πάνε; Ποιο είναι το μέλλον της υβριδικής κατασκευής;
Οι κατασκευαστές εξοπλισμού υβριδικής κατασκευής λένε ότι η υβριδική τεχνολογία υπερνικά τις αδυναμίες και των δύο τεχνολογιών, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να παράγουν πιο ακριβή, υψηλότερης ποιότητας εξαρτήματα πιο γρήγορα και με χαμηλότερο κόστος. Είναι λιγότερο σπατάλη από τη μηχανική κατεργασία μόνη της, πιο αποτελεσματική και ακριβέστερη από την τρισδιάστατη εκτύπωση μόνη της, χωρίς την ανάγκη χειροκίνητης μετακίνησης εξαρτημάτων ή προγραμματισμού δύο διαφορετικών εξαρτημάτων εξοπλισμού.
△ Συνδυασμός άμεσης εναπόθεσης ενέργειας και φρεζαρίσματος CNC
Τι είναι ένας υβριδικός εκτυπωτής CNC-3D;
Η υβριδική κατασκευή είναι μια σχετικά νέα προσέγγιση που συνδυάζει προσθετικές και αφαιρετικές τεχνικές κατασκευής σε ένα μόνο μηχάνημα. Αυτά τα μηχανήματα χρησιμοποιούν τρισδιάστατη εκτύπωση για να παράγουν σχεδόν δίχτυα μεταλλικά ή πλαστικά μέρη. Στη συνέχεια, το εξάρτημα αλέθεται στις απαιτούμενες ανοχές από άλλη μονάδα ή κεφαλή εργαλείου στη μηχανή. Με την υβριδική κατασκευή, οι κατασκευαστές (και οι πελάτες τους) μπορούν να αποκτήσουν τις σύνθετες γεωμετρίες που παράγονται από την κατασκευή προσθέτων και την ποιότητα της επιφάνειας της άλεσης. Εκτός από την κατασκευή εξαρτημάτων από την αρχή, αυτά τα μηχανήματα είναι ιδανικά για την προσθήκη νέων χαρακτηριστικών σε υπάρχοντα εξαρτήματα, την εκτέλεση επισκευών εξαρτημάτων και την επίστρωση εξαρτημάτων πριν από τις εργασίες μετά την κατεργασία.
Οι μηχανές υβριδικής κατασκευής διαφέρουν ανάλογα με τον κατασκευαστή, αλλά γενικά εμπίπτουν σε δύο κατηγορίες: Διαδοχική υβριδική κατασκευή και εναλλακτική υβριδική κατασκευή
△ Κατεργασία CNC μετά από τρισδιάστατη εκτύπωση για λεία επιφάνεια
● Οι διαδοχικές υβριδικές μηχανές κατασκευής ολοκληρώνουν πρώτα την πλήρη διαδικασία AM, η οποία παράγει 3D εκτυπωμένα εξαρτήματα σε σχήμα σχεδόν δίχτυ πριν εισέλθουν στη διαδικασία αφαίρεσης.
● Οι εναλλακτικές υβριδικές μηχανές κατασκευής ανταλλάσσονται μεταξύ AM και μονάδων φρεζαρίσματος καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής. Ορισμένες εναλλακτικές υβριδικές μηχανές μπορούν ακόμη και να εκτυπώσουν AM τα υπόλοιπα κατά τη μηχανική κατεργασία του εξαρτήματος.
Η υβριδική κατασκευή είναι μια βιώσιμη λύση για την παραγωγή πρωτοτύπων και λειτουργικών ανταλλακτικών τελικής χρήσης εκτός από την επισκευή υπαρχόντων εξαρτημάτων. Η υβριδική κατασκευή είναι ιδιαίτερα ελκυστική για τις μικρότερες εταιρείες που χρειάζονται και δυνατότητες κατασκευής προσθέτων και μηχανικής κατεργασίας. Αυτά τα μηχανήματα τους επιτρέπουν να παράγουν δύο (ή μικτά) εξαρτήματα χωρίς να χρειάζεται να επενδύσουν σε δύο μηχανές. Μπορεί επίσης να ανταποκριθεί στις απαιτητικές απαιτήσεις ορισμένων βιομηχανιών, όπως η πολυπλοκότητα και η παραγωγικότητα εξαρτημάτων στην αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των υβριδικών μηχανών κατασκευής
Η υβριδική κατασκευή έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την καθαρή AM ή τις αφαιρετικές μεθόδους:
●Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά του είναι η ικανότητα αύξησης της παραγωγικότητας. Δεδομένου ότι τόσο η διαδικασία AM όσο και η μηχανική κατεργασία εκτελούνται σε ένα μηχάνημα, δεν υπάρχει ανάγκη αλλαγής εξαρτημάτων και επαναβαθμονόμησης του εξοπλισμού. Οι κυψέλες κατεργασίας μπορούν επίσης να αντικαταστήσουν εν μέρει ή πλήρως τη χειροκίνητη μετα-επεξεργασία AM, η οποία επίσης επιταχύνει την παραγωγή.
●Η υβριδική κατασκευή μπορεί να επιτύχει μεγαλύτερη ακρίβεια και αυστηρότερες ανοχές από τους περισσότερους μεμονωμένους 3D εκτυπωτές. Η κατασκευή πρόσθετων μπορεί να δημιουργήσει πιο σύνθετες γεωμετρίες και δομές εξαρτημάτων από τις μηχανικές κατεργασίες, όπως ενσωμάτωση εξαρτημάτων, εσωτερικά κανάλια και πλήρωση πλέγματος. Η παραγωγή ενός ολόκληρου εξαρτήματος σε ένα μηχάνημα μειώνει επίσης την πιθανότητα ελαττωμάτων ή σφαλμάτων μηχανικής κατεργασίας.
●Τα υβριδικά μηχανήματα επιτρέπουν τη χρήση πολλαπλών υλικών σε ένα μόνο εξάρτημα, με αποτέλεσμα σημαντικές βελτιώσεις στη μηχανική απόδοση και εξοικονόμηση κόστους. Τα ασθενέστερα μέρη μπορούν να επικαλυφθούν με ισχυρότερα μέταλλα, υλικά υψηλής απόδοσης να προστεθούν για να βελτιωθεί η κίνηση των εξαρτημάτων ή η μεταφορά θερμότητας ή το κόστος υλικών μπορεί να εξοικονομηθεί χρησιμοποιώντας ακριβά υλικά μόνο όπου χρειάζονται.
●Η υβριδική κατασκευή μπορεί να μειώσει το αρχικό κόστος επένδυσης και λειτουργίας. Είναι φθηνότερο να αγοράσετε ένα υβριδικό μηχάνημα εντελώς από το να αγοράσετε μια μηχανή CNC και έναν βιομηχανικό εκτυπωτή 3D ταυτόχρονα. Ένα μόνο υβριδικό μηχάνημα καταναλώνει λιγότερη ενέργεια και απαιτεί λιγότερο χώρο στο δάπεδο από τις ξεχωριστές μονάδες AM και CNC.
△ Εξαρτήματα με λειτουργίες όπως εσωτερικά κανάλια ψύξης
Μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε ότι η υβριδική κατασκευή εξαλείφει τη σπατάλη των τεχνικών αφαίρεσης, μειώνοντας την κατανάλωση υλικών έως και 97 τοις εκατό. Με τα μηχανήματα DED/CNC είναι επίσης δυνατή η προσθήκη υλικού μόνο σε επιλεγμένες τοποθεσίες. Αυτοί οι χρήστες επισκευάζουν κατεστραμμένα εξαρτήματα και επιταχύνουν την παραγωγή προσθέτοντας μέταλλο σε εξαρτήματα, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στη ναυτιλιακή βιομηχανία και στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου. Ταυτόχρονα, η μονάδα CNC μπορεί να επεξεργαστεί λεπτές εσωτερικές δομές μεταξύ των εργασιών εναπόθεσης υλικού.
Παρά τα τεράστια πλεονεκτήματά της, η υβριδική κατασκευή δεν καλύπτει όλες τις κατασκευαστικές ανάγκες και υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα:
●Αν και αυτά τα μηχανήματα μπορούν να μειώσουν την αρχική επένδυση, δεν είναι φθηνά και μπορεί να υπερβαίνουν τον προϋπολογισμό μιας μικρής εταιρείας.
●Η λειτουργία ενός υβριδικού μηχανήματος μπορεί να είναι περίπλοκη, απαιτώντας από τον χειριστή να έχει μια πολύπλοκη κατανόηση της τρισδιάστατης εκτύπωσης και της κατεργασίας CNC για να προσδιορίσει την καλύτερη μέθοδο για την κατασκευή ενός δεδομένου εξαρτήματος.