Kuinka yhdistää metallin 3D-tulostus ja CNC-työstö järkevimmällä tavalla?

一, Teknologinen täydentävyys: looginen muutos "oppositiosta" "symbioosiksi"
Metalli-3D-tulostus (esimerkiksi SLM/DMLS-teknologialla) sulattaa metallijauhetta laserilla kerros kerrokselta, mikä mahdollistaa monimutkaisten sisärakenteiden rakentamisen kerralla. Sen tärkeimmät edut ovat:
Läpimurto rakenteellisissa vapausasteissa: pystyy tekemään ristikkorakenteita, muotoiltuja jäähdytyskanavia, epätasaisia ​​pintoja ja muuta sellaista, mitä tyypilliset CNC-koneet eivät pysty. Esimerkiksi tietty hydrauliventtiilirunko saa porrastetut öljypiirit 3D-tulostuksen kautta, mikä tekee virtauskanavasta 300 % monimutkaisemman. CNC-työstö vaatii monia puristimia ja on vaikea varmistaa, että se tiivistyy.
Lisäainevalmistus ei hukkaa materiaalia, ja materiaalin käyttöaste voi olla yli 90 %, mikä on paljon suurempi kuin CNC-koneistuksen 50-70 %.
Kyky toistaa nopeasti: Digitaalisen mallin vaihtamisen jälkeen se voidaan tulostaa heti ilman uudelleenmuovausta. Tämä on lyhentänyt uusien tuotteiden kehittämiseen kuluvaa aikaa kuukausista päiviin.
Mutta 3D-tulostuksen alkutarkkuus (± 0,04 mm) ja pinnan karheus (Ra12,5 μm) vaikeuttavat korkean -tarkkuuskokoonpanon tarpeita. Tällöin CNC-työstö tulee erittäin tärkeäksi:
Koon korjaus: Tulostuksen aikana tapahtuvan kutistuman muodonmuutoksen kompensoimiseksi jyrsitään työstökoneen ohjauspinta ± 0,02 mm:n tarkkuudella.
Pinnan viimeistely: Tarkkuusjyrsintä nostaa pinnan karheuden Ra12,5 μm:stä valutilassa Ra1,6 μm:iin, ja peilikiillotus voi jopa nostaa sen arvoon Ra0,2 μm.
Tärkeimmät työstöominaisuudet: CNC tekee loistavasti kaikenlaisia ​​paikallisia työstöjä, kuten päätypintojen erittäin tarkasti ja kierteitettyjä reikiä erittäin tarkasti.
2, Yleinen käyttötapaus on, kun sinun on täytettävä sekä monimutkaiset rakenne- että tarkkuusvaatimukset.
1. Ilmailualalla on oltava tasapaino kevyen ja suuren painon välillä.
Eräs ilmailualan yritys käyttää "3D-tulostus+CNC" -menetelmää moottorin polttokammioiden valmistukseen:
3D-tulostusprosessi: Monimutkaisten muotojen tulostaminen konformisilla jäähdytyskanavilla Inconel 718:sta, nikkeli-pohjaisesta korkean lämpötilan-lejeeringistä. Tämä tekee rakenteista 35 % kevyempiä ja kestää jopa 1200 asteen lämpötiloja.
CNC-prosessi: Tiivistyspinnan ultratarkka työstö-0,01 mm:n tasaiseksi, jotta se toimii hyvin korkeassa-paineessa.
Vaikutuksen todentaminen: Tuotantosykli on 60 % lyhyempi kuin tavallisilla valu- ja hitsausmenetelmillä, ja väsymisikä on kaksi kertaa pidempi.
2. Lääketieteelliset implantit: yhdistelmä personointia ja biologista yhteensopivuutta
Kuinka titaaniseoksesta valmistetut ortopediset implantit valmistetaan:
3D-tulostus: Tulosta potilaan CT-tietojen avulla huokoinen reisiluun varsi, jonka huokoisuus on 60–80 % ja huokoskoko 200–500 μm. Tämä jäljittelee luonnollisten luun trabekulien muotoa.
CNC-työstö: luuydinonteloa koskettavan kartiomaisen liitospinnan tarkka jyrsintä varmistaa, että se täyttää H7-tason toleranssin ja saavuttaa biologisen kiinnityksen.
Pintakäsittely: Hiekkapuhallus ja anodisointi tekevät pinnasta karheamman, mikä auttaa luusoluja tarttumaan siihen.
3. Teollisuusmuotit: hyvä tasapaino monimutkaisten virtauskanavien ja hyvän jäähdytyksen välillä
Tietty muottiyritys käyttää sekoitettua valmistusratkaisua:
3D-tulostus tekee muotin ytimen, jossa on kolme kerrosta sisäisiä jäähdytyskanavia kerralla. Tämä tekee jäähdytyksestä 30 % tehokkaamman ja korjaa normaalin lohkojakouksen yhteydessä esiintyvän vuoto-ongelman.
CNC-työstö: kiillota leikkauspinta Ra0,4 μm:iin muoviosien poistamisen helpottamiseksi.
Kustannusvertailu: Hinta kappaletta kohti on laskenut 42 %, eikä sinun tarvitse huolehtia hitsausvääristymien aiheuttamasta muottiromusta.
3, Prosessin integroinnin polku: koko prosessin parantaminen suunnittelusta jälkikäsittelyyn
1. Suunnitteluvaihe: Optimoi topologia valmistusprosessin rajojen mukaan.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): Hilarakenteen luomismenetelmän käyttö painon leikkaamiseksi puoleen säilyttäen samalla lujuuden.
Varattu työstövara: Varaa 0,3–0,5 mm CNC-viimeistelyä vaativille elementeille, kuten asennuspinnat ja reikien sijoittelut. Tämä estää tulostuskerroskuvioiden vaikuttamisen tarkkuuteen.
Tukirakenteen optimointi: Käytä simulaatioanalyysiä tuen määrän vähentämiseen varmistaen samalla, että CNC-työkalut ovat edelleen helposti saatavilla. Esimerkiksi tietyn lentokiinnikkeen tuki sijoitetaan koneistamattomalle-pinnalle, mikä lyhentää CNC-työstöaikaa 30 %.
2. Tulostusvaihe: Säädetään asetuksia ja tehdään -jälkikäsittely yhdessä
Choose spherical powder (flowability>30s/50g), jotta jauhe jakautuu tasaisemmin ja huokoisuus laskee alle 0,5 %:iin.
Lämpökäsittelytekniikka sisältää jännityksenpoistohehkutuksen 650 asteessa 2 tunnin ajan ja kuumaisostaattisen puristuksen (HIP) tiheyden nostamiseksi yli 99,9 %:iin.
Suunnanhallinta: Käytä Magics-ohjelmistoa löytääksesi parhaan kulman elementtien sijoittamiselle, jotta voit vähentää ripustusrakenteiden tarvitsemaa tukea.
3. CNC-työstövaihe: viiden-akselin kytkentä ja älykäs kompensointi
Viiden-akselin työstökeskus: Siemens 840D -järjestelmää käytetään monimutkaisten pintojen kiinnittämiseen ja työstämiseen yhdellä kertaa, mikä estää paikannusvirheet.
Digitaalinen kaksoistekniikka: Vericut-simulaatiolla ennakoidaan, miten koneistus muuttuu, ja säätöjen tekeminen malliin etukäteen. Esimerkiksi simulointi paransi tietyn turbiinin siiven ääriviivatarkkuutta ± 0,05 mm:stä ± 0,02 mm:iin.
Koneen tarkastuksessa: Renishaw-koettimien avulla voit pitää työstömitat reaaliajassa silmällä ja korjata työkalun kulumisesta johtuvat virheet.
4. Pintakäsittelyn vaihe: funktionalisoinnin ja ornamentoinnin yhdistäminen
Hiekkapuhalluskäsittely: Käytä 120 meshin lasihelmiä tehdäksesi pinnan karheudeksi Ra3,2 μm, jotta pinnoite tarttuu paremmin.
Mikrokaarihapetus: Tee 10 μm:n paksuinen keraaminen pinnoite titaaniseoksen pinnalle. Kalvo on 1000HV kovaa ja viisi kertaa kulutusta kestävämpi.
PVD-pinnoite: TiN-pinnoitteen levittäminen tekee pinnasta kovemman (2200HV) ja antaa sille kultaisen ilmeen.