Είναι απαραίτητο να εκτελείται κατεργασία ακριβείας CNC μετά από τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλου;

1. Ο πυρήνας της τεχνολογίας: η ικανότητα πρόσθετων και αφαιρετικών υλικών να συνεργάζονται
Η κύρια διάκριση μεταξύ της κατεργασίας ακριβείας CNC και της τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων είναι αυτό που τα κάνει να συνεργάζονται στη διαδικασία κατασκευής:
Διαφορετικοί τρόποι σχηματισμού
Η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση κάνει τα πράγματα λιώνοντας μεταλλική σκόνη ένα στρώμα τη φορά. Η επιφάνεια δείχνει τυπικά σχέδια στρώσεων και ίχνη λιμνών. Μπορεί να υπάρχουν προβλήματα με τη μικροδομή, όπως σκόνη που δεν έχει λιώσει και μικροπόροι. Η κατεργασία ακριβείας CNC χρησιμοποιεί κοπή εργαλείων για την αφαίρεση υλικών, δημιουργώντας ένα εφέ καθρέφτη με Ra0,8 μm ή μικρότερη, και μπορεί να διαχειριστεί ανοχές διαστάσεων εντός ± 0,01 mm.
Όριο δυνατοτήτων διαδικασίας
Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει κάποια πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, μπορεί να δημιουργήσει περίπλοκες κατασκευές που είναι δύσκολο να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας παλαιότερες μεθόδους, όπως ομοιόμορφα κανάλια ψύξης, δομές μείωσης βάρους πλέγματος και κοιλότητες με πολλές γωνίες. Για παράδειγμα, μια συγκεκριμένη λεπίδα κινητήρα αεροσκαφών χρησιμοποιεί τρισδιάστατη εκτύπωση για να κάνει το εσωτερικό κοίλο, το οποίο μειώνει το βάρος κατά 40% διατηρώντας παράλληλα την αντοχή της δομής.
Πλεονεκτήματα της κατεργασίας CNC: Πιο αποτελεσματική μηχανική κατεργασία για κοινές μορφές όπως αεροπλάνα και κύλινδροι, και δεν χρειάζεται να αντιμετωπίσετε τις υπολειμματικές δομές στήριξης. Για παράδειγμα, το φρεζάρισμα CNC έκανε την τραχύτητα της επιφάνειας ενός συγκεκριμένου άξονα μετάδοσης αυτοκινήτου Ra0,4 μm, που κάλυπτε τις ανάγκες αντοχής στη φθορά για περιστροφή υψηλής-ταχύτητας.
Η τάση της υβριδικής κατασκευής
Η υβριδική μέθοδος «3D printing + CNC precision machining» καθίσταται στάνταρ στον κλάδο. Για παράδειγμα, μια εταιρεία που κατασκευάζει καλούπια ακριβείας χρησιμοποιεί τρισδιάστατη εκτύπωση για να φτιάξει έναν πυρήνα καλουπιού με τρία στρώματα εσωτερικών καναλιών ψύξης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιούν μηχανική κατεργασία CNC για να κάνουν τη διαδικασία ψύξης 30% πιο αποτελεσματική και να μειώσουν τον χρόνο παράδοσης από 14 ημέρες σε 5 ημέρες.
2. Απαίτηση βιομηχανίας: διάφορα κριτήρια για την τραχύτητα της επιφάνειας
Διακεκριμένες βιομηχανίες έχουν ξεχωριστές ανάγκες για ποιότητα επιφάνειας, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την ανάγκη για κατεργασία ακριβείας CNC:
Τομέας της αεροδιαστημικής
Τα εξαρτήματα πρέπει να είναι σε θέση να χειρίζονται δύσκολες συνθήκες (υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση και υψηλή πίεση) και τα ελαττώματα της επιφάνειας μπορεί να οδηγήσουν σε ρωγμές κόπωσης.
Ένα συνηθισμένο παράδειγμα είναι ότι η κατεργασία CNC μειώνει την τραχύτητα της επιφάνειας στεγανοποίησης από Ra12 μm σε Ra0,8 μm όταν ένας συγκεκριμένος τύπος ακροφυσίου κινητήρα πυραύλων εκτυπώνεται 3D. Αυτό επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της σφράγισης σε υψηλές θερμοκρασίες από 50 φορές σε 200 φορές.
Επιλογή διαδικασίας: Τα βασικά μέρη, όπως οι επιφάνειες στεγανοποίησης και οι επιφάνειες ζευγαρώματος, πρέπει να είναι κατεργασμένα με ακρίβεια CNC. Οι επιφάνειες που δεν φέρουν-μπορούν να κρατήσουν τυπωμένες υφές για εξοικονόμηση βάρους.
Τομέας ιατρικών εμφυτευμάτων
Βασική απαίτηση: Η τραχύτητα της επιφάνειας επηρεάζει την πιθανότητα προσκόλλησης οστικών κυττάρων και βακτηριακού πολλαπλασιασμού.
Μια πρόσθεση άρθρωσης ισχίου από κράμα τιτανίου πρέπει να έχει ποιότητα επιφάνειας Ra1,5–2,5 μm για να αφήσει το οστό να αναπτυχθεί μέσα της. Μια συγκεκριμένη εταιρεία κατασκευάζει προσθετικά σώματα χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση. Στη συνέχεια, για να κάνουν την επιφάνεια πιο λεία σε Ra0,8 μ m, χρησιμοποιούν συνδυασμό χημικής στίλβωσης και στίλβωσης CNC. Αυτό διατηρεί τη μικροπορώδη δομή που κατασκευάστηκε με την εκτύπωση, η οποία κάνει το σώμα πιο συμβατό με τα ζωντανά πράγματα.
Επιλογή της σωστής διαδικασίας: Η λειτουργική επιφάνεια χρειάζεται ακριβή κοπή CNC, ενώ η δομική επιφάνεια μπορεί να διατηρήσει την τυπωμένη υφή.
Στον κόσμο των ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης
Η ομαλότητα της επιφάνειας είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει την εμφάνιση του προϊόντος και το πόσο καλά λειτουργεί οπτικά.
Σε ένα τυπικό σενάριο, η κατεργασία CNC μείωσε την τραχύτητα επιφάνειας μιας τρισδιάστατης-εκτυπωμένης βάσης κάμερας κινητού τηλεφώνου από Ra3,2 μ m σε Ra0,05 μ m. Αυτό έκανε τη βάση να αντανακλά περισσότερο ορατό φως, από 85% έως 92%, που είναι αυτό που χρειάζονται τα συστήματα επικοινωνίας με λέιζερ.
Επιλογή διαδικασίας: Η οπτική επιφάνεια πρέπει να κατεργαστεί με ακρίβεια CNC, ενώ η δομική επιφάνεια μπορεί να διατηρήσει την τυπωμένη υφή.
Βιομηχανία ενέργειας και καλουπιών: Η ποιότητα της επιφάνειας πρέπει να ισορροπεί μεταξύ της αντοχής στη διάβρωση και της εύκολης εργασίας.
Ένας τρισδιάστατος-εκτυπωμένος πυρήνας καλουπιού έγχυσης για ένα αυτοκίνητο χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή ενός ομοιόμορφου καναλιού ψύξης. Στη συνέχεια, έγινε αμμοβολή για να γίνει η επιφάνεια λιγότερο τραχιά, πηγαίνοντας από Ra15 μ m σε Ra6,3 μ m. Αυτό αύξησε τη διάρκεια ζωής του καλουπιού από 100.000 χρήσεις σε 500.000 χρήσεις.
Επιλογή διαδικασίας: Για επιφάνειες που δεν έρχονται σε επαφή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μεθόδους χαμηλού{0}}κόστους όπως η αμμοβολή. Για επιφάνειες που αγγίζουν, χρειάζεστε κατεργασία ακριβείας CNC.
3. Κόστος-αποτελεσματικότητα: Η οικονομική λογική της επιλογής μιας διαδικασίας
Για να αποφασίσετε εάν θα χρησιμοποιήσετε κατεργασία ακριβείας CNC, πρέπει να εξετάσετε προσεκτικά την τεχνική σκοπιμότητα, τον κύκλο παράδοσης και το κόστος παραγωγής.
Αξιολόγηση τεχνικής σκοπιμότητας
Δομική πολυπλοκότητα: Εάν το προϊόν έχει χαρακτηριστικά που είναι δύσκολο να κατασκευαστούν με CNC (όπως εγκάρσιες τρύπες στο εσωτερικό ή δομές με λεπτά{0}τοιχώματα), η 3D εκτύπωση μπορεί να είναι η μόνη επιλογή. Για παράδειγμα, η τρισδιάστατη εκτύπωση δημιουργεί τον πλήρη θάλαμο καύσης ενός δεδομένου κινητήρα αεροπλάνου, γεγονός που αποφεύγει τις δυσκολίες συγκέντρωσης της πίεσης που μπορεί να συμβούν με τις παραδοσιακές μεθόδους συγκόλλησης.
Απαίτηση για ακρίβεια: Απαιτείται μηχανική κατεργασία ακριβείας CNC εάν η απαίτηση ανοχής είναι υψηλότερη από αυτή που μπορεί να κάνει η τρισδιάστατη εκτύπωση (όπως ± 0,01 mm). Για παράδειγμα, ένα κενό για ένα γρανάζι υψηλής ακρίβειας γίνεται μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης και η λείανση με CNC αυξάνει την ακρίβεια του προφίλ των δοντιών από το επίπεδο IT8 στο επίπεδο IT5.
Βελτιστοποίηση του κύκλου παράδοσης
Για επείγουσες παραγγελίες, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να παρακάμψει το βήμα ανάπτυξης καλουπιού και να ανταποκριθεί γρήγορα στην "παράδοση εκτύπωσης σχεδίου". Για παράδειγμα, μια νέα εταιρεία ενεργειακών οχημάτων χρησιμοποίησε τρισδιάστατη εκτύπωση για να φτιάξει ένα πρωτότυπο στήριγμα μπαταρίας. Η όλη διαδικασία, από το σχεδιασμό μέχρι τη συναρμολόγηση, κράτησε μόνο 48 ώρες.
Εάν το μέγεθος της παρτίδας είναι μεγάλο (πάνω από 1000 τεμάχια), η κατεργασία CNC μπορεί να είναι φθηνότερη για την παραγωγή παρτίδας. Μια εταιρεία κατασκευής τυποποιημένων ανταλλακτικών μπορεί να χρησιμοποιήσει την επεξεργασία κατά παρτίδες CNC συνδέσεων από κράμα αλουμινίου για να κάνει ένα μεμονωμένο αντικείμενο 60% φθηνότερο από την εκτύπωση 3D.
Έλεγχος του συνολικού κόστους παράδοσης
Όταν χρησιμοποιείτε κατεργασία CNC, πρέπει να σκεφτείτε έμμεσα έξοδα όπως προγραμματισμό, σύσφιξη και δοκιμή καλουπιών. Από την άλλη πλευρά, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να μειώσει το κόστος των εργαλείων και τον κίνδυνο επαναλήψεων σχεδιασμού. Για παράδειγμα, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να δημιουργήσει ένα περίπλοκο δομικό μέρος ταυτόχρονα, μειώνοντας τον χρόνο που απαιτείται για την αλλαγή εργαλείων και τις διαδρομές επεξεργασίας κατά 70%.
Ποσοστό χρήσης υλικού: Η κατεργασία CNC χρησιμοποιεί συνήθως το 50% έως 70% του υλικού, ενώ η 3D εκτύπωση μπορεί να χρησιμοποιήσει περισσότερο από 90%. Για παράδειγμα, η τρισδιάστατη εκτύπωση δημιουργεί ένα συγκεκριμένο αντικείμενο από κράμα τιτανίου, το οποίο κοστίζει 40% λιγότερο από το φρεζάρισμα CNC.