Insinööri avaa uuden piirustuksen: hydraulikotelo, joka on täynnä sisäisiä öljykanavia, risteäviä vesikanavia ja vapaamuotoisia onteloita. 5-akselinen ohjelmoija ilmoittaa heti, että ongelmaleikkurit eivät voi saavuttaa puolta ominaisuuksista. Tavallinen ratkaisu on osan halkaisu, puolikkaiden työstäminen, sitten hitsaus tai pultat yhteen. Tämä reitti lisää tiivistysriskiä, ylimääräisiä kalusteita, pidemmät läpimenoajat ja korkeammat kustannukset.
Käytännön kysymys käy selväksi: voimetalliset 3D-painetut komponentitratkaista geometria yhtenä kappaleena?
Miksi monimutkaiset sisäiset ontelot haastavat edelleen moni{0}}akselisen CNC:n?
Työkalujen saavutettavuus asettaa kovan rajan. Jopa samanaikaiset 5-akseliset koneet kamppailevat syvien kaarevien kanavien tai täysin suljettujen kanavien kanssa. Kun syvyys---halkaisijasuhde ylittää noin 4:1 tai alittaa esteen-näkökulman, kaupat siirtyvät useisiin asetuksiin tai toissijaiseen EDM:ään.
Kun puhdas koneistus epäonnistuu, suunnittelijat jakavat osan. Jokainen liitos muuttuu myöhemmin mahdolliseksi vuotoreitiksi paineen alaisena. Hitsaus tuo lämpö{2}}vaikutusalueita ja jäännösjännitystä; seuraavat tarkastukset ja korjaukset. Pienistä---keskisistä määristä monimutkaisia geometrisia osia nämä rangaistukset tekevät tavanomaisista reiteistä nopeasti kalliita.
Kuinka metallin 3D-tulostus ratkaisee sisäisen-ontelon ongelman
Lisäysprosessit rakentuvat kerros kerrokselta metallijauheesta, joten työkalun ulottuvuus lakkaa. Sisäiset kanavat, jotka ovat melkein minkä tahansa muotoisia-pyöreitä, neliömäisiä, haarautuvia tai muotoisia-muodostuvat yhtenä kiinteänä kappaleena.
SLM (selektiivinen lasersulatus)
Sulattaa jauheen täysin ja tuottaa lähes -täyden tiheyden, joka sopii toiminnallisiin hydrauliosiin. Kanavien sisällä sulamaton jauhe toimii väliaikaisena tukena, joka poistetaan myöhemmin suunniteltujen poistumisaukkojen kautta (yleensä 3 mm tai suurempi).
Teollinen MJF-tulostus
Paras suorituskykyisille-polymeeriprototyypeille, jotka vahvistavat monimutkaiset sisäiset virtausreitit nopeasti. Metalliosien tuotannossa SLM- tai metallisideaine-suihkutusjärjestelmät ovat johtavassa asemassa.
Molemmat lähestymistavat avoimet suunnitteluvaihtoehdot, joita CNC ei voi vastata: topologia{0}}optimoidut hilat, jotka leikkaavat painoa, mukautuvat jäähdytyskanavat, jotka seuraavat osan muotoa, ja tasaiset orgaaniset virtausreitit, jotka vähentävät painehäviötä.
Hydraulisarjat, jotka ennen tarvitsivat kymmenen tai useampia koneistettuja kappaleita, voivat nyt muodostua yhdeksi metalliseksi 3D-tulostetuksi komponentiksi. Vähemmän liitoksia tarkoittaa vähemmän vuotokohtia ja yksinkertaisempaa asennusta.
3D-tulostus ei täysin korvaa CNC{1}}jossa hybridi voittaa
Kuten-rakennettu metalli 3D-tulostus yleensä kestää±0,1 mmja pinnan karheus ympärilläRa 5-15 µm. Tiivistyspinnat, tarkkuusreiät ja kierteet, jotka tarvitsevat tiukempia toleransseja, vaativat edelleen CNC-viimeistelyn.
Taottu aihio säilyttää myös täysin isotrooppiset ominaisuudet, joita jotkut korkean syklin{0}}sovellukset vaativat. Suuremmilla volyymeilla kustannustase muuttuu - kun ohjelmat ja kiinnikkeet on maksettu, moniakselinen CNC tulee usein halvemmaksi yksinkertaisemmille tai kohtalaisen monimutkaisille muodoille.
Realistinen teollinen vastaus on hybridivalmistus. Tulosta monimutkainen sisägeometria ja vapaamuotoinen runko ja koneista sitten vain kriittiset peruspisteet ja tiivistyspinnat. Tämä yhdistelmä antaa lisäaineen geometrisen vapauden vähennystyön tarkkuudella- ja on parhaiden prosessien joukossa monimutkaisten sisäonteloiden osissa pienissä---keskisissä erissä.
Käytännön huomautuksia sisäisten kanavien tulostamisesta ilman tukirakenteita
Suunnittelijat voivat välttää juuttuneet tuet muutamalla toistettavissa olevalla säännöllä:
Nämä säännöt muuttavat "sisäisten kanavien tulostamisen ilman tukirakenteita" teoreettisesta kysymyksestä toistettavaksi tuotantomenetelmäksi.
Tapausesimerkki: Hybridireitti hydraulikoteloon
Tapaustutkimus
Äskettäinen metalli-3D-tulostusvalmistajan hoitama projekti sisälsi korkeapaineisen{1}}hydrauliikkakotelon, jossa oli useita risteäviä öljygallerioita ja asennusliitäntöjä. Puhdas moni-akselinen CNC olisi vaatinut kolme erillistä osaa, hitsauksen ja laajan vuototestin,-arvioitu toimitusaika kuudesta kahdeksaan viikkoa.
Tiimi suunnitteli osan uudelleen lisäaineita varten: itse-kannattavia kanavia, jauhetta-poistumisportteja ja ylimääräistä varastoa kaikille kriittisille pinnoille. SLM valmisti kotelon ruostumattomasta teräksestä, jännitys-kevennettiin ja viimeisteltiin 5-akselisella koneella vain silloin, kun toleranssit sitä vaativat.
Toimitusaika putosialle kaksi viikkoa. Yksiosainen{1}}rakenne poisti hitsausliitokset. Painetestaus vahvisti vuotottoman -suorituskyvyn käyttöpaineessa. Pienen tuotantoerän kokonaiskustannukset jäivät selvästi alle moniosaisen CNC-reitin.
Teollisuuden suunta
Metallilisäainevalmistus kasvattaa edelleen osuuttaan osissa, joiden arvo on sisäinen monimutkaisuus-hydrauliset lohkot, mukautuvat-jäähdytetyt työkaluterät ja kevyet ilmailun jakoputket. Hydraulikoteloiden moniakselisen CNC:n ja 3D-tulostuksen vertailu suosii yhä enemmän hybridireittiä, kun kanavageometria on tärkein kustannustekijä.Nopea prototyyppitekniikkaantaa tiimeille mahdollisuuden validoida polymeerin virtaussuorituskyvyn (usein Industrial MJF Printingin kautta) ennen metallintuotantoon sitoutumista. Edistykselliset konepajat, jotka toimivat aikoinaan puhtaasti sisäisten onteloiden CNC-työstötehtaina, lisäävät nyt rutiininomaisesti lisäainekapasiteettia tai tekevät yhteistyötä metallin 3D-tulostusvalmistajan kanssa pitääkseen molemmat vaihtoehdot käytettävissä.
Usein kysytyt kysymykset
K: Voiko 3D-tulostus korvata kokonaan CNC:n sisäisissä onteloosissa?
V: Ei. Se ratkaisee vaikeapääsyiset sisäiset ominaisuudet ja yhdistää kokoonpanot, mutta kriittiset toleranssit ja pintakäsittelyt vaativat melkein aina CNC-viimeistelyn.
K: Onko MJF-tulostus riittävän tarkka toimiville sisäisille kanaville?
A: Teollinen MJF-tulostustoimittaa yhtenäisiä, isotrooppisia polymeeriosia ja toimii hyvin nopeassa prototyyppiteknologiassa ja ei--metallisissa kanavissa. Paineistetuissa metallikanavissa SLM- tai metallisideainesuihkutus on edelleen vahvempi valinta.
K: Mikä on halvempaa pienille erille-3D-tulostus tai moniakselinen CNC?
V: Monimutkaisten sisäisten onteloiden tapauksessa metallin 3D-tulostus tai hybridireitti maksaa yleensä vähemmän yhdestä muutamaan tusinaan, koska se välttää useat asennukset, hitsauksen ja romuriskin.
K: Voiko 3D-painetut metalliosat viimeistellä CNC-käsittelyn jälkeen?
V: Kyllä. Työstömassan jättäminen kriittisille pinnoille on vakiokäytäntö ja tuottaa tiivistämiseen ja kokoonpanoon vaaditun tarkkuuden.
Seuraava vaihe
Jos seuraava hydraulikotelo, jakotukki tai ontelo-osa työntää moni-akselisen CNC:n käytännön rajojen yli, lähetä piirustus nopeaa valmistettavuusarviointia varten. Erikoistunut metallien 3D-tulostusvalmistaja voi näyttää, tarjoaako puhdas lisäaine, hybridi-lisäaine-plus-CNC vai perinteinen koneistus parhaan prosessin monimutkaisille sisäosille tilavuus- ja suorituskykyikkunassasi -, mikä lyhentää rutiininomaisesti läpimenoaikaa, poistaa vuotokohtia ja alentaa kokonaiskustannuksia verrattuna perinteisiin hitsausmenetelmiin}}}ja{-}