چگونه پرینت سه بعدی فلزی و ماشینکاری CNC را به معقول ترین روش ترکیب کنیم؟

一، مکمل تکنولوژی: تغییر منطقی از "مخالفت" به "همزیستی"
پرینت سه بعدی فلزی (به عنوان مثال با استفاده از فناوری SLM/DMLS) از لیزر برای ذوب پودر فلز لایه به لایه استفاده می کند و ساختن ساختارهای داخلی پیچیده را به یکباره امکان پذیر می کند. مزایای اصلی آن عبارتند از:
پیشرفت در درجات آزادی ساختاری: قادر به ساخت سازه های مشبک، کانال های خنک کننده منسجم، سطوح ناهموار و سایر مواردی که ماشین های CNC معمولی نمی توانند بسازند. به عنوان مثال، یک بدنه شیر هیدرولیک خاصی از طریق چاپ سه بعدی، مدارهای روغنی متحرک را دریافت می کند، که کانال جریان را 300٪ پیچیده تر می کند. ماشینکاری CNC به گیره های زیادی نیاز دارد و اطمینان از آب بندی آن دشوار است.
تولید افزودنی هیچ ماده ای را هدر نمی دهد و میزان استفاده از مواد می تواند بالای 90 درصد باشد که بسیار بیشتر از نرخ 50 تا 70 درصد برای ماشینکاری CNC است.
ظرفیت تکرار سریع: پس از تغییر مدل دیجیتال، می توان آن را بلافاصله بدون نیاز به قالب گیری مجدد چاپ کرد. این امر زمان تولید کالاهای جدید را از ماه ها به روزها کاهش داده است.
اما دقت اولیه (0.04 ± میلی متر) و زبری سطح (Ra12.5 میکرومتر) چاپ سه بعدی، برآوردن نیازهای مونتاژ- با دقت بالا را دشوار می کند. این زمانی است که ماشینکاری CNC بسیار مهم می شود:
اصلاح اندازه: برای جبران تغییر شکل انقباض در حین چاپ، باید سطح راهنمای ماشین ابزار را با دقت 0.02 ± میلی متر آسیاب کنید.
تکمیل سطح: فرزکاری دقیق زبری سطح را از Ra12.5 میکرومتر در حالت ریخته‌گری به Ra1.6 میکرومتر افزایش می‌دهد و پرداخت آینه حتی می‌تواند آن را تا Ra0.2 میکرومتر افزایش دهد.
ویژگی کلیدی ماشین کاری: CNC در انجام انواع ماشین کاری های محلی، مانند ساخت صفحات انتهایی با دقت بالا و سوراخ های رزوه ای با دقت بالا، عالی است.
2، یک مورد استفاده رایج زمانی است که شما باید هم ساختار پیچیده و هم الزامات دقت را برآورده کنید.
1. در تجارت هوافضا، باید بین سبک بودن و تحمل وزن زیاد تعادل وجود داشته باشد.
یکی از مشاغل هوافضا از روش "چاپ سه بعدی + CNC" برای ساخت اتاقک های احتراق موتور استفاده می کند:
فرآیند چاپ سه بعدی: چاپ اشکال پیچیده با کانال های خنک کننده منسجم از Inconel 718، آلیاژی با دمای بالا-نیکل. این باعث می شود که سازه ها 35٪ سبک تر و قادر به تحمل دما تا 1200 درجه باشند.
فرآیند CNC: ماشینکاری فوق‌العاده{0}دقیق سطح آب‌بندی تا مسطح 0.01 میلی‌متر برای اطمینان از عملکرد خوب آن در موقعیت‌های{2} فشار بالا.
تأیید اثر: چرخه تولید 60٪ کوتاه تر از روش های استاندارد ریخته گری و جوش است و عمر خستگی دو برابر طولانی تر است.
2. ایمپلنت های پزشکی: ترکیبی از شخصی سازی و زیست سازگاری
نحوه ساخت ایمپلنت های ارتوپدی آلیاژ تیتانیوم:
چاپ سه بعدی: با استفاده از داده های سی تی بیمار، ساقه فمور متخلخل با تخلخل 60 تا 80 درصد و اندازه منافذ 200 تا 500 میکرومتر را چاپ کنید. این شکل ترابکول های طبیعی استخوان را تقلید می کند.
ماشینکاری CNC: آسیاب دقیق سطح جفت گیری مخروطی که حفره مغز استخوان را لمس می کند تا مطمئن شود که تحمل سطح H7 را برآورده می کند و به تثبیت بیولوژیکی می رسد.
درمان سطح: سندبلاست و آنودایز کردن سطح را زبرتر می کند که به سلول های استخوانی کمک می کند به آن بچسبند.
3. قالب های صنعتی: تعادل خوبی بین کانال های جریان پیچیده و خنک کننده خوب
یک شرکت قالب خاص از محلول تولید ترکیبی استفاده می کند:
چاپ سه بعدی یک هسته قالب با سه لایه کانال خنک کننده داخلی به طور همزمان می سازد. این کار خنک‌سازی را 30 درصد مؤثرتر می‌کند و مشکل نشتی را که با اتصال بلوک استاندارد اتفاق می‌افتد برطرف می‌کند.
ماشینکاری CNC: سطح جداسازی را تا 0.4 میکرومتر جلا دهید تا جدا کردن قطعات پلاستیکی آسان‌تر شود.
مقایسه هزینه: هزینه هر قطعه 42 درصد کاهش یافته است و نیازی به نگرانی در مورد ضایعات قالب ناشی از اعوجاج جوش نیست.
3، مسیر یکپارچه سازی فرآیند: بهبود کل فرآیند از طراحی تا پردازش پست{1}}
1. مرحله طراحی: بهینه سازی توپولوژی بسته به محدودیت های فرآیند تولید.
DFAM (طراحی برای ساخت افزودنی): با استفاده از روش تولید ساختار مشبک برای کاهش وزن و در عین حال حفظ استحکام.
مقدار مجاز ماشینکاری رزرو شده: 0.3-0.5 میلی متر را برای عناصری که نیاز به پرداخت CNC دارند، مانند سطوح مونتاژ و محل سوراخ، کنار بگذارید. این کار باعث می شود که الگوهای لایه چاپ بر دقت تأثیر نگذارند.
بهینه سازی ساختار پشتیبانی: از تجزیه و تحلیل شبیه سازی برای کاهش مقدار پشتیبانی استفاده کنید و در عین حال مطمئن شوید که ابزارهای CNC هنوز به راحتی قابل دسترسی هستند. برای مثال، پشتیبانی برای یک براکت هوانوردی خاص روی سطح ماشینکاری نشده قرار می‌گیرد که زمان ماشین‌کاری CNC را تا 30% کاهش می‌دهد.
2. مرحله چاپ: کار با هم برای تنظیم تنظیمات و انجام پردازش پست{1}
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) برای پخش یکنواخت‌تر پودر و کاهش تخلخل به کمتر از 0.5%.
روش عملیات حرارتی شامل بازپخت تنش زدایی در دمای 650 درجه به مدت 2 ساعت و پرس گرم ایزواستاتیک (HIP) برای بالا بردن چگالی به بالای 99.9٪ است.
کنترل جهت: از نرم افزار Magic برای یافتن بهترین زاویه برای قرار دادن عناصر برای کاهش میزان پشتیبانی مورد نیاز برای سازه های آویزان استفاده کنید.
3. مرحله ماشینکاری CNC: پیوند پنج محوری و جبران هوشمند
مرکز ماشین‌کاری پنج محور: سیستم 840D زیمنس برای بستن و ماشینکاری سطوح پیچیده در یک حرکت استفاده می‌شود که از اشتباه در موقعیت‌یابی جلوگیری می‌کند.
فناوری دوقلوی دیجیتال: با استفاده از شبیه‌سازی Vericut برای پیش‌بینی چگونگی تغییر ماشین‌کاری و انجام تنظیمات پیش از موعد در مدل. به عنوان مثال، شبیه سازی دقت کانتور یک پره توربین معین را از 0.05± میلی متر به 0.02 ± میلی متر بهبود بخشید.
در بازرسی ماشین: استفاده از پروب های Renishaw برای زیر نظر گرفتن ابعاد ماشینکاری در زمان واقعی و رفع اشتباهاتی که به دلیل سایش ابزار رخ می دهد.
4. مرحله درمان سطح: ترکیبی از عملکرد و تزئین
عملیات سندبلاست: از مهره های شیشه ای مش 120 برای ایجاد زبری سطح Ra3.2 میکرومتر برای کمک به چسبندگی بهتر پوشش استفاده کنید.
اکسیداسیون میکرو قوس: یک پوشش سرامیکی به ضخامت 10 میکرومتر روی سطح آلیاژ تیتانیوم ایجاد کنید. این فیلم 1000HV سخت است و پنج برابر در برابر سایش مقاوم تر است.
پوشش PVD: قرار دادن روکش TiN سطح را سخت‌تر می‌کند (2200HV) و ظاهری طلایی به آن می‌دهد.