Hvordan kombinere 3D-utskrift av metall og CNC-bearbeiding på den mest fornuftige måten?

一, teknologisk komplementaritet: en logisk endring fra "opposisjon" til "symbiose"
Metall 3D-utskrift (med SLM/DMLS-teknologi som eksempel) bruker en laser for å smelte metallpulver lag for lag, noe som gjør det mulig å bygge kompliserte indre strukturer på en gang. Dens viktigste fordeler er:
Gjennombrudd i strukturelle frihetsgrader: i stand til å lage gitterstrukturer, konforme kjølekanaler, ujevne overflater og andre ting som typiske CNC-maskiner ikke kan. For eksempel får et visst hydraulisk ventilhus forskjøvede oljekretser gjennom 3D-utskrift, noe som gjør strømningskanalen 300 % mer komplisert. CNC-maskinering trenger mange klemmer og er vanskelig å sikre at den tetter.
Additiv produksjon sløser ikke noe materiale, og materialutnyttelsesgraden kan være over 90 %, noe som er langt høyere enn 50 % til 70 % for CNC-maskinering.
Kapasiteten til å gjenta raskt: Etter å ha endret den digitale modellen, kan den skrives ut med en gang uten å måtte støpes om. Dette har kuttet tiden det tar å utvikle nye varer fra måneder til dager.
Men den innledende nøyaktigheten (± 0,04 mm) og overflateruheten (Ra12,5 μm) til 3D-utskrift gjør det vanskelig å møte behovene til høy-montering. Dette er når CNC-maskinering blir veldig viktig:
Størrelseskorreksjon: For å kompensere for krympingsdeformasjon under utskrift, bør du frese overflaten på maskinens styreleder med en nøyaktighet på ± 0,02 mm.
Overflatebehandling: Presisjonsfresing øker overflateruheten fra Ra12,5 μm i støpt tilstand til Ra1,6 μm, og speilpolering kan til og med heve den til Ra0,2 μm.
Nøkkelfunksjoner maskinering: CNC er ypperlig til å utføre all slags lokal maskinering, som å lage endeflater med høy presisjon og gjengede hull med høy presisjon.
2, En vanlig brukssak er når du trenger å møte både kompliserte struktur- og presisjonskrav.
1. I romfartsbransjen må det være en balanse mellom å være lett og å kunne bære mye vekt.
En romfartsbedrift bruker "3D-utskrift+CNC"-metoden for å lage motorforbrenningskamre:
3D-utskriftsprosess: Skriver ut kompliserte former med konforme kjølekanaler ut av Inconel 718, en nikkel-basert høy-temperaturlegering. Dette gjør strukturene 35 % lettere og i stand til å håndtere temperaturer opp til 1200 grader.
CNC-prosess: Ultra-bearbeiding av tetningsoverflaten til en flathet på 0,01 mm for å sikre at den fungerer godt i situasjoner med høyt-trykk.
Effektverifisering: Produksjonssyklusen er 60 % kortere enn ved standard støpe- og sveisemetoder, og utmattingstiden er dobbelt så lang.
2. Medisinske implantater: en blanding av personalisering og biokompatibilitet
Hvordan titanlegerings ortopediske implantater lages:
3D-utskrift: Bruk CT-data fra pasienten til å skrive ut en porøs lårbensstamme med en porøsitet på 60 % til 80 % og en porestørrelse på 200 til 500 μm. Dette vil etterligne formen til naturlige beintrabeculae.
CNC-bearbeiding: presis fresing av den koniske paringsoverflaten som berører benmargshulen for å sikre at den oppfyller H7-nivåtoleranse og oppnår biologisk fiksering.
Overflatebehandling: Sandblåsing og anodisering gjør overflaten grovere, noe som hjelper bencellene å feste seg til den.
3. Industrielle former: en god balanse mellom kompliserte strømningskanaler og god kjøling
Et visst formfirma bruker en blandet produksjonsløsning:
3D-utskrift lager en formkjerne med tre lag med interne kjølekanaler på en gang. Dette gjør kjølingen 30 % mer effektiv og løser problemet med lekkasjer som oppstår med standard blokkskjøting.
CNC-bearbeiding: poler skilleflaten til Ra0,4 μm for å gjøre det lettere å fjerne plastdeler.
Kostnadssammenligning: Kostnaden per stykke har gått ned med 42 %, og det er ingen grunn til å bekymre seg for muggskrap fra sveiseforvrengning.
3, Prosessintegreringsvei: forbedre hele prosessen fra design til etter-behandling
1. Designfase: Optimaliser topologien avhengig av grensene for produksjonsprosessen.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): Bruke en gitterstrukturgenereringsmetode for å kutte vekten i to og samtidig beholde styrken.
Reservert bearbeidingsgodtgjørelse: Sett av 0,3–0,5 mm for elementer som trenger CNC-behandling, som monteringsflater og hullplasseringer. Dette vil forhindre at utskriftslagsmønstre påvirker nøyaktigheten.
Optimalisering av støttestrukturen: Bruk simuleringsanalyse for å kutte ned på støttemengden samtidig som du sørger for at CNC-verktøy fortsatt er lette å komme til. For eksempel er støtten for en bestemt luftfartsbrakett plassert på den ikke-bearbeidede overflaten, noe som reduserer CNC-maskineringstiden med 30 %.
2. Utskriftsstadiet: Samarbeid for å regulere innstillinger og utføre etter-behandling
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) for å få pulveret til å fordele seg jevnere og senke porøsiteten til mindre enn 0,5 %.
Varmebehandlingsteknikken inkluderer spenningsavlastende gløding ved 650 grader i 2 timer og varm isostatisk pressing (HIP) for å heve tettheten til over 99,9 %.
Retningskontroll: Bruk Magics programvare for å finne den beste vinkelen for å plassere elementer for å kutte ned på mengden støtte som trengs for hengende konstruksjoner.
3. CNC-bearbeidingsstadiet: Fem-aksekobling og smart kompensasjon
Bearbeidingssenter med fem-akser: Siemens 840D-systemet brukes til å klemme og bearbeide komplekse overflater på én gang, noe som forhindrer feil ved plassering.
Digital tvillingteknologi: bruk av Vericut-simulering for å forutsi hvordan maskinering vil endre seg og foreta justeringer av modellen på forhånd. For eksempel forbedret simulering konturnøyaktigheten til et gitt turbinblad fra ± 0,05 mm til ± 0,02 mm.
Ved maskininspeksjon: Bruk av Renishaw-sonder for å holde øye med maskineringsdimensjoner i sanntid og fikse feil som oppstår på grunn av verktøyslitasje.
4. Stadium av overflatebehandling: kombinere funksjonalisering og ornamentikk
Sandblåsingsbehandling: Bruk 120 mesh glassperler for å få overflateruheten Ra3,2 μm for å hjelpe belegget å feste seg bedre.
Mikrobueoksidasjon: Lag et keramisk belegg 10 μm tykt på overflaten av titanlegering. Filmen er 1000HV hard og fem ganger mer motstandsdyktig mot slitasje.
PVD-belegg: Å legge på et TiN-belegg gjør overflaten hardere (2200HV) og gir den et gyldent utseende.