3D-printing og maskinering blir ofte sett på som «konkurrenter», men de kan også være «partnere». 3D-utskriftsdeler må ofte maskineres for å gi høyere toleranser og en bedre overflatefinish. I mellomtiden kan deler som en gang ble frest fra en solid metallblokk 3D-printes raskere og i mer komplekse former. Et økende antall hybride produksjonsmaskiner kombinerer 3D-utskrift og CNC-maskiner i én pakke for bedre å automatisere og øke hastigheten på delproduksjonen. Så hvordan har de det? Hva er fremtiden for hybridproduksjon?
Produsenter av hybridproduksjonsutstyr sier at hybridteknologi overvinner manglene ved begge teknologiene, slik at produsentene kan produsere mer nøyaktige deler av høyere kvalitet raskere og til en lavere kostnad. Det er mindre sløsing enn maskinering alene, mer effektivt og mer presist enn 3D-utskrift alene, uten behov for å flytte deler manuelt eller programmere to forskjellige utstyrsdeler.
△ Kombinasjon av direkte energideponering og CNC-fresing
Hva er en hybrid CNC-3D-skriver?
Hybridproduksjon er en relativt ny tilnærming som kombinerer additive og subtraktive produksjonsteknikker på en enkelt maskin. Disse maskinene bruker 3D-utskrift for å produsere nesten-nettformer av metall- eller plastdeler. Delen freses deretter til de nødvendige toleransene av en annen enhet eller verktøyhode i maskinen. Med hybridproduksjon kan produsenter (og deres kunder) få de komplekse geometriene som produseres av additiv produksjon og overflatekvaliteten til fresing. I tillegg til å bygge deler fra bunnen av, er disse maskinene ideelle for å legge til nye funksjoner til eksisterende deler, utføre delreparasjoner og belegge deler før etterbearbeiding.
Hybridproduksjonsmaskiner varierer fra produsent, men faller vanligvis inn i to kategorier: Sekvensiell hybridproduksjon og alternativ hybridproduksjon
△CNC-bearbeiding etter 3D-utskrift for en jevn overflatefinish
● Sekvensielle hybridproduksjonsmaskiner fullfører først hele AM-prosessen, som produserer 3D-printede deler i nesten nettform før de går inn i den subtraktive prosessen.
● Alternative hybride produksjonsmaskiner bytter mellom AM- og freseenheter gjennom hele produksjonsprosessen. Noen alternative hybridmaskiner kan til og med AM skrive ut resten mens de bearbeider delen.
Hybridproduksjon er en levedyktig løsning for å produsere prototyper og funksjonelle sluttbruksdeler i tillegg til å reparere eksisterende komponenter. Hybridproduksjon er spesielt attraktivt for mindre selskaper som trenger både additiv produksjon og maskineringsevne. Disse maskinene lar dem produsere to (eller blandede) deler uten å måtte investere i to maskiner. Det kan også dekke de krevende kravene til visse bransjer, for eksempel delkompleksitet og produktivitet innen bil- og romfart.
Fordeler og ulemper med hybride produksjonsmaskiner
Hybridproduksjon har mange fordeler fremfor rene AM eller subtraktive metoder:
●En av dens viktigste fordeler er muligheten til å øke produktiviteten. Siden både AM- og maskineringsprosessen går på én maskin, er det ikke nødvendig å bytte deler og rekalibrere utstyr. Maskineringsceller kan også delvis eller helt erstatte manuell AM-etterbehandling, noe som også øker produksjonen.
●Hybridproduksjon kan oppnå høyere presisjon og strammere toleranser enn de fleste individuelle 3D-skrivere. Additiv produksjon kan skape mer komplekse geometrier og delstrukturer enn maskinering, for eksempel delintegrasjon, interne kanaler og gitterfylling. Å produsere en hel del på én maskin reduserer også muligheten for maskineringsfeil eller feil.
●Hybridmaskiner muliggjør bruk av flere materialer i en enkelt del, noe som resulterer i betydelige forbedringer i mekanisk ytelse og kostnadsbesparelser. Svakere deler kan kles med sterkere metaller, høyytelsesmaterialer legges til for å forbedre delens bevegelse eller varmeoverføring, eller materialkostnader kan spares ved å bruke dyre materialer bare der de er nødvendige.
●Hybridproduksjon kan redusere initialinvesteringer og driftskostnader. Det er billigere å kjøpe en hybridmaskin direkte enn å kjøpe en CNC-maskin og en industriell 3D-printer samtidig. En enkelt hybridmaskin bruker mindre energi og krever mindre gulvplass enn separate AM- og CNC-enheter.
△Deler med funksjoner som interne kjølekanaler
En fersk studie fant at hybridproduksjon eliminerer sløsing med subtraktive teknikker, og reduserer materialforbruket med opptil 97 prosent. Med DED/CNC-maskiner er det også mulig å legge til materiale kun til utvalgte steder. Disse brukerne reparerer skadede komponenter og øker produksjonen ved å legge til metall til deler, slik som de som brukes i marine- og olje- og gassindustrien. Samtidig kan CNC-enheten bearbeide fine interne strukturer mellom materialavsetningskjøringer.
Til tross for de enorme fordelene, passer ikke hybridproduksjon alle produksjonsbehov, og det er noen ulemper:
●Selv om disse maskinene kan redusere den opprinnelige investeringen, er de ikke billige og kan overskride budsjettet til et lite selskap.
●Betjening av en hybridmaskin kan være kompleks, og krever at operatøren har en sofistikert forståelse av 3D-utskrift og CNC-maskinering for å finne den beste metoden for å produsere en gitt del.