Πώς να συνδυάσετε την τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων και την κατεργασία CNC με τον πιο λογικό τρόπο;

一, Τεχνολογική συμπληρωματικότητα: μια λογική αλλαγή από "αντίθεση" σε "συμβίωση"
Η τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων (χρησιμοποιώντας την τεχνολογία SLM/DMLS ως παράδειγμα) χρησιμοποιεί ένα λέιζερ για να λιώσει τη μεταλλική σκόνη στρώμα προς στρώμα, καθιστώντας δυνατή την κατασκευή περίπλοκων εσωτερικών δομών ταυτόχρονα. Τα κύρια οφέλη του είναι:
Επανάσταση στους δομικούς βαθμούς ελευθερίας: δυνατότητα κατασκευής δικτυωτών δομών, ομοιόμορφων καναλιών ψύξης, ανώμαλων επιφανειών και άλλων πραγμάτων που δεν μπορούν οι τυπικές μηχανές CNC. Για παράδειγμα, ένα συγκεκριμένο σώμα υδραυλικής βαλβίδας δέχεται κλιμακωτά κυκλώματα λαδιού μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης, γεγονός που καθιστά το κανάλι ροής 300% πιο περίπλοκο. Η κατεργασία CNC χρειάζεται πολλούς σφιγκτήρες και είναι δύσκολο να βεβαιωθείτε ότι σφραγίζει.
Η κατασκευή προσθέτων δεν σπαταλά κανένα υλικό και το ποσοστό χρήσης υλικού μπορεί να είναι πάνω από 90%, που είναι πολύ μεγαλύτερο από το ποσοστό 50% έως 70% για την κατεργασία CNC.
Ικανότητα γρήγορης επανάληψης: Μετά την αλλαγή του ψηφιακού μοντέλου, μπορεί να εκτυπωθεί αμέσως χωρίς να χρειάζεται να ξαναμορφοποιηθεί. Αυτό έχει μειώσει τον χρόνο που απαιτείται για την ανάπτυξη νέων προϊόντων από μήνες σε ημέρες.
Ωστόσο, η αρχική ακρίβεια (± 0,04 mm) και η τραχύτητα επιφάνειας (Ra12,5 μ m) της τρισδιάστατης εκτύπωσης καθιστούν δύσκολη την κάλυψη των αναγκών συναρμολόγησης υψηλής ακρίβειας. Αυτό είναι όταν η κατεργασία CNC γίνεται πολύ σημαντική:
Διόρθωση μεγέθους: Για να αντισταθμίσετε την παραμόρφωση συρρίκνωσης κατά την εκτύπωση, θα πρέπει να αλέσετε την επιφάνεια του οδηγού εργαλειομηχανής με ακρίβεια ± 0,02 mm.
Φινίρισμα επιφάνειας: Το φρεζάρισμα ακριβείας αυξάνει την τραχύτητα της επιφάνειας από Ra12,5 μm σε κατάσταση χύτευσης σε Ra1,6 μm και η στίλβωση με καθρέφτη μπορεί να την ανεβάσει ακόμη και σε Ra0,2 μ m.
Βασική μηχανική κατεργασία: Το CNC είναι εξαιρετικό στο να κάνει όλα τα είδη τοπικής μηχανικής κατεργασίας, όπως η κατασκευή ακραίων όψεων με υψηλή ακρίβεια και οπών με σπείρωμα με υψηλή ακρίβεια.
2, Μια κοινή περίπτωση χρήσης είναι όταν πρέπει να πληροίτε τις απαιτήσεις περίπλοκης δομής και ακρίβειας.
1. Στον τομέα της αεροδιαστημικής, πρέπει να υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ του να είσαι ελαφρύς και να μπορείς να κουβαλάς πολύ βάρος.
Μια αεροδιαστημική επιχείρηση χρησιμοποιεί τη μέθοδο "3D printing+CNC" για να κατασκευάσει θαλάμους καύσης κινητήρα:
Διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης: Εκτύπωση περίπλοκων σχημάτων με ομοιόμορφα κανάλια ψύξης από το Inconel 718, ένα κράμα υψηλής θερμοκρασίας-με βάση το νικέλιο. Αυτό κάνει τις κατασκευές 35% ελαφρύτερες και ικανές να χειριστούν θερμοκρασίες έως και 1200 βαθμούς.
Διαδικασία CNC: Εξαιρετικά-επεξεργασία της επιφάνειας σφράγισης σε επίπεδο 0,01 mm για να βεβαιωθείτε ότι λειτουργεί καλά σε καταστάσεις υψηλής-πίεσης.
Επαλήθευση αποτελεσμάτων: Ο κύκλος παραγωγής είναι 60% μικρότερος από ό,τι με τις τυπικές μεθόδους χύτευσης και συγκόλλησης και η διάρκεια κόπωσης είναι διπλάσια.
2. Ιατρικά εμφυτεύματα: ένας συνδυασμός εξατομίκευσης και βιοσυμβατότητας
Πώς κατασκευάζονται τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα από κράμα τιτανίου:
Εκτύπωση 3D: Χρησιμοποιώντας δεδομένα CT από τον ασθενή, εκτυπώστε ένα πορώδες μηριαίο στέλεχος με πορώδες 60% έως 80% και μέγεθος πόρων 200 έως 500 μm. Αυτό θα μιμηθεί το σχήμα των φυσικών δοκίδων των οστών.
Κατεργασία CNC: ακριβής άλεση της κωνικής επιφάνειας ζευγαρώματος που αγγίζει την κοιλότητα του μυελού των οστών για να βεβαιωθείτε ότι πληροί την ανοχή επιπέδου H7 και επιτυγχάνει βιολογική στερέωση.
Επεξεργασία επιφάνειας: Η αμμοβολή και η ανοδίωση κάνουν την επιφάνεια πιο τραχιά, κάτι που βοηθά τα οστικά κύτταρα να κολλήσουν σε αυτήν.
3. Βιομηχανικά καλούπια: καλή ισορροπία μεταξύ πολύπλοκων καναλιών ροής και καλής ψύξης
Μια συγκεκριμένη εταιρεία καλουπιών χρησιμοποιεί μια μεικτή λύση κατασκευής:
Η τρισδιάστατη εκτύπωση δημιουργεί έναν πυρήνα καλουπιού με τρία στρώματα εσωτερικών καναλιών ψύξης ταυτόχρονα. Αυτό κάνει την ψύξη κατά 30% πιο αποτελεσματική και διορθώνει το πρόβλημα των διαρροών που συμβαίνει με το τυπικό μάτισμα μπλοκ.
Επεξεργασία CNC: γυαλίστε την επιφάνεια διαχωρισμού σε Ra0,4 μm για να διευκολύνετε την αφαίρεση πλαστικών εξαρτημάτων.
Σύγκριση κόστους: Το κόστος ανά τεμάχιο έχει μειωθεί κατά 42%, και δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας για τα υπολείμματα μούχλας από παραμόρφωση συγκόλλησης.
3, Διαδρομή ολοκλήρωσης διαδικασίας: βελτίωση της όλης διαδικασίας από το σχεδιασμό έως την επεξεργασία-μετά
1. Φάση σχεδίασης: Βελτιστοποιήστε την τοπολογία ανάλογα με τα όρια της διαδικασίας κατασκευής.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο δημιουργίας δικτυωτού πλέγματος για να μειώσετε το βάρος στο μισό διατηρώντας παράλληλα την αντοχή.
Διατηρημένο όριο μηχανικής κατεργασίας: Αφιερώστε 0,3–0,5 mm για στοιχεία που χρειάζονται φινίρισμα CNC, όπως επιφάνειες συναρμολόγησης και τοποθετήσεις οπών. Αυτό θα εμποδίσει τα μοτίβα των επιπέδων εκτύπωσης να επηρεάσουν την ακρίβεια.
Βελτιστοποίηση της δομής υποστήριξης: Χρησιμοποιήστε ανάλυση προσομοίωσης για να μειώσετε την ποσότητα υποστήριξης, διασφαλίζοντας ταυτόχρονα ότι τα εργαλεία CNC εξακολουθούν να είναι εύκολα προσβάσιμα. Για παράδειγμα, η υποστήριξη για ένα συγκεκριμένο βραχίονα αεροσκαφών τοποθετείται στη μη επεξεργασμένη επιφάνεια, η οποία μειώνει τον χρόνο κατεργασίας CNC κατά 30%.
2. Στάδιο εκτύπωσης: Συνεργασία για τη ρύθμιση των ρυθμίσεων και την πραγματοποίηση επεξεργασίας ανάρτησης-
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) για να κατανεμηθεί πιο ομοιόμορφα η σκόνη και να μειωθεί το πορώδες σε λιγότερο από 0,5%.
Η τεχνική θερμικής επεξεργασίας περιλαμβάνει ανόπτηση ανακούφισης καταπόνησης στους 650 βαθμούς για 2 ώρες και θερμή ισοστατική πίεση (HIP) για αύξηση της πυκνότητας σε πάνω από 99,9%.
Έλεγχος κατεύθυνσης: Χρησιμοποιήστε το λογισμικό Magics για να βρείτε την καλύτερη γωνία για την τοποθέτηση στοιχείων για να μειώσετε την ποσότητα στήριξης που απαιτείται για αναρτημένες κατασκευές.
3. Το στάδιο κατεργασίας CNC: Σύνδεση πέντε-αξόνων και έξυπνη αντιστάθμιση
Κέντρο κατεργασίας πέντε-αξόνων: Το σύστημα Siemens 840D χρησιμοποιείται για τη σύσφιξη και τη μηχανική επεξεργασία σύνθετων επιφανειών με μία κίνηση, γεγονός που αποτρέπει λάθη στην τοποθέτηση.
Ψηφιακή δίδυμη τεχνολογία: χρήση της προσομοίωσης Vericut για την πρόβλεψη του τρόπου αλλαγής της μηχανικής κατεργασίας και την πραγματοποίηση προσαρμογών στο μοντέλο εκ των προτέρων. Για παράδειγμα, η προσομοίωση βελτίωσε την ακρίβεια περιγράμματος ενός δεδομένου πτερυγίου στροβίλου από ± 0,05 mm σε ± 0,02 mm.
Κατά την επιθεώρηση του μηχανήματος: Χρησιμοποιώντας ανιχνευτές Renishaw για να παρακολουθείτε τις διαστάσεις μηχανικής κατεργασίας σε πραγματικό χρόνο και να διορθώνετε λάθη που συμβαίνουν λόγω φθοράς του εργαλείου.
4. Στάδιο επιφανειακής επεξεργασίας: συνδυασμός λειτουργικότητας και διακόσμησης
Επεξεργασία αμμοβολής: Χρησιμοποιήστε γυάλινες χάντρες 120 mesh για να κάνετε την τραχύτητα της επιφάνειας Ra3,2 μm για να βοηθήσετε την επίστρωση να κολλήσει καλύτερα.
Μικροξείδωση τόξου: Κάντε μια κεραμική επίστρωση πάχους 10 μm στην επιφάνεια από κράμα τιτανίου. Το φιλμ είναι 1000HV σκληρό και πέντε φορές πιο ανθεκτικό στη φθορά.
Επικάλυψη PVD: Η τοποθέτηση μιας επίστρωσης TiN κάνει την επιφάνεια πιο σκληρή (2200HV) και της δίνει μια χρυσή όψη.