Bagaimana untuk menggabungkan percetakan 3D logam dan pemesinan CNC dengan cara yang paling munasabah?

一, Pelengkap teknologi: perubahan logik daripada "pembangkang" kepada "simbiosis"
Percetakan 3D logam (menggunakan teknologi SLM/DMLS sebagai contoh) menggunakan laser untuk mencairkan serbuk logam lapisan demi lapisan, menjadikannya mungkin untuk membina struktur dalaman yang rumit sekaligus. Faedah utamanya ialah:
Terobosan dalam darjah kebebasan berstruktur: mampu membuat struktur kekisi, saluran penyejukan selaras, permukaan tidak rata dan perkara lain yang tidak dapat dilakukan oleh mesin CNC biasa. Sebagai contoh, badan injap hidraulik tertentu mendapat litar minyak berperingkat melalui pencetakan 3D, yang menjadikan saluran aliran 300% lebih rumit. Pemesinan CNC memerlukan banyak pengapit dan sukar untuk memastikan ia mengelak.
Pembuatan aditif tidak membazirkan sebarang bahan, dan kadar penggunaan bahan boleh melebihi 90%, yang jauh lebih besar daripada kadar 50% hingga 70% untuk pemesinan CNC.
Kapasiti untuk berulang dengan cepat: Selepas menukar model digital, ia boleh dicetak serta-merta tanpa perlu dibentuk semula. Ini telah mengurangkan masa yang diperlukan untuk membangunkan barangan baharu dari bulan ke hari.
Tetapi ketepatan awal (± 0.04mm) dan kekasaran permukaan (Ra12.5 μ m) pencetakan 3D menyukarkan untuk memenuhi keperluan pemasangan berketepatan-tinggi. Pada masa inilah pemesinan CNC menjadi sangat penting:
Pembetulan saiz: Untuk mengimbangi ubah bentuk pengecutan semasa pencetakan, anda harus mengisar permukaan panduan alat mesin pada ketepatan ± 0.02mm.
Kemasan permukaan: Pengilangan ketepatan meningkatkan kekasaran permukaan daripada Ra12.5 μ m dalam keadaan -asal tuang kepada Ra1.6 μ m, dan pengilat cermin malah boleh menaikkannya kepada Ra0.2 μ m.
Pemesinan ciri utama: CNC hebat dalam melakukan semua jenis pemesinan tempatan, seperti membuat muka hujung dengan ketepatan tinggi dan lubang berulir dengan ketepatan tinggi.
2, Kes penggunaan biasa ialah apabila anda perlu memenuhi kedua-dua struktur rumit dan keperluan ketepatan.
1. Dalam perniagaan aeroangkasa, perlu ada keseimbangan antara ringan dan mampu membawa beban yang banyak.
Satu perniagaan aeroangkasa menggunakan kaedah "cetakan 3D+CNC" untuk membuat kebuk pembakaran enjin:
Proses pencetakan 3D: Mencetak bentuk rumit dengan saluran penyejukan konformal daripada Inconel 718, aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-. Ini menjadikan struktur 35% lebih ringan dan mampu mengendalikan suhu sehingga 1200 darjah .
Proses CNC: Pemesinan ultra-tepat permukaan pengedap kepada kerataan 0.01mm untuk memastikan ia berfungsi dengan baik dalam-situasi tekanan tinggi.
Pengesahan kesan: Kitaran pengeluaran adalah 60% lebih pendek daripada kaedah tuangan dan kimpalan standard, dan jangka hayat keletihan adalah dua kali lebih lama.
2. Implan perubatan: gabungan pemperibadian dan biokompatibiliti
Bagaimana implan ortopedik aloi titanium dibuat:
Pencetakan 3D: Menggunakan data CT daripada pesakit, cetak batang femoral berliang dengan keliangan 60% hingga 80% dan saiz liang 200 hingga 500 μm. Ini akan meniru bentuk trabekula tulang semula jadi.
Pemesinan CNC: pengilangan tepat permukaan mengawan kon yang menyentuh rongga sumsum tulang untuk memastikan ia memenuhi toleransi tahap H7 dan mencapai penetapan biologi.
Rawatan permukaan: Peletupan pasir dan anodisasi menjadikan permukaan lebih kasar, yang membantu sel-sel tulang melekat padanya.
3. Acuan industri: keseimbangan yang baik antara saluran aliran yang rumit dan penyejukan yang baik
Syarikat acuan tertentu menggunakan penyelesaian pembuatan campuran:
Percetakan 3D membuat teras acuan dengan tiga lapisan saluran penyejukan dalaman sekaligus. Ini menjadikan penyejukan 30% lebih berkesan dan membetulkan masalah kebocoran yang berlaku dengan penyambungan blok standard.
Pemesinan CNC: menggilap permukaan pemisah kepada Ra0.4 μm untuk menjadikannya lebih mudah untuk mengeluarkan bahagian plastik.
Perbandingan kos: Kos sekeping telah turun sebanyak 42%, dan tidak perlu risau tentang sisa acuan akibat herotan kimpalan.
3, Laluan penyepaduan proses: menambah baik keseluruhan proses daripada reka bentuk kepada-pemprosesan
1. Fasa reka bentuk: Optimumkan topologi bergantung pada had proses pembuatan.
DFAM (Design for Additive Manufacturing): Menggunakan kaedah penjanaan struktur kekisi untuk memotong separuh berat sambil mengekalkan kekuatan.
Elaun pemesinan terpelihara: Ketepikan 0.3–0.5 mm untuk elemen yang memerlukan kemasan CNC, seperti permukaan pemasangan dan peletakan lubang. Ini akan menghalang corak lapisan cetakan daripada mempengaruhi ketepatan.
Pengoptimuman struktur sokongan: Gunakan analisis simulasi untuk mengurangkan kuantiti sokongan sambil memastikan alat CNC masih mudah diperoleh. Contohnya, sokongan untuk pendakap penerbangan tertentu diletakkan pada-permukaan bukan mesin, yang mengurangkan masa pemesinan CNC sebanyak 30%.
2. Peringkat pencetakan: Bekerjasama untuk mengawal selia tetapan dan melakukan-pemprosesan pos
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) untuk membuat serbuk mengedarkan lebih sekata dan menurunkan keliangan kepada kurang daripada 0.5%.
Teknik rawatan haba termasuk penyepuhlindapan pelepasan tekanan pada 650 darjah selama 2 jam dan tekanan isostatik panas (HIP) untuk meningkatkan ketumpatan melebihi 99.9%.
Kawalan arah: Gunakan perisian Magics untuk mencari sudut terbaik untuk meletakkan elemen untuk mengurangkan jumlah sokongan yang diperlukan untuk pembinaan gantung.
3. Peringkat pemesinan CNC: pautan lima-paksi dan pampasan pintar
Pusat pemesinan lima-paksi: Sistem Siemens 840D digunakan untuk mengapit dan memesin permukaan kompleks sekali gus, yang menghalang kesilapan dalam kedudukan.
Teknologi berkembar digital: menggunakan simulasi Vericut untuk meramalkan cara pemesinan akan berubah dan membuat pelarasan pada model lebih awal daripada masa. Sebagai contoh, simulasi meningkatkan ketepatan kontur bilah turbin tertentu daripada ± 0.05mm kepada ± 0.02mm.
Pada pemeriksaan mesin: Menggunakan probe Renishaw untuk memerhatikan dimensi pemesinan dalam masa nyata dan membetulkan kesilapan yang berlaku kerana kehausan alatan.
4. Peringkat rawatan permukaan: menggabungkan kefungsian dan hiasan
Rawatan letupan pasir: Gunakan 120 manik kaca mesh untuk menjadikan kekasaran permukaan Ra3.2 μm untuk membantu salutan melekat dengan lebih baik.
Pengoksidaan arka mikro: Buat salutan seramik setebal 10 μm pada permukaan aloi titanium. Filem ini adalah 1000HV keras dan lima kali lebih tahan haus.
Salutan PVD: Meletakkan salutan TiN menjadikan permukaan lebih keras (2200HV) dan memberikan rupa keemasan.