3D-друк і обробка часто розглядаються як «конкуренти», але вони також можуть бути «партнерами». Деталі для 3D-друку часто потребують механічної обробки, щоб отримати вищі допуски та кращу обробку поверхні. Тим часом деталі, які колись були виточені з суцільного металевого блоку, можна надрукувати на 3D швидше та в більш складних формах. Зростаюча кількість гібридних виробничих машин об’єднує 3D-друк і верстати з ЧПК в один пакет для кращої автоматизації та прискорення виробництва деталей. Отже, як у них справи? Яке майбутнє гібридного виробництва?
Виробники гібридного виробничого обладнання кажуть, що гібридна технологія долає недоліки обох технологій, дозволяючи виробникам виготовляти точніші, якісніші деталі швидше та з нижчою ціною. Це менш марнотратно, ніж лише механічна обробка, ефективніше та точніше, ніж лише 3D-друк, без необхідності вручну переміщувати деталі чи програмувати дві різні частини обладнання.
△ Поєднання прямого нанесення енергії та фрезерування з ЧПУ
Що таке гібридний CNC-3принтер?
Гібридне виробництво — це відносно новий підхід, який поєднує адитивні та субтрактивні технології виробництва на одній машині. Ці машини використовують тривимірний друк для виготовлення металевих або пластикових деталей майже чистої форми. Потім деталь фрезерується до необхідних допусків іншим блоком або інструментальною головкою верстата. За допомогою гібридного виробництва виробники (та їхні клієнти) можуть отримати складну геометрію, отриману за допомогою адитивного виробництва, і якість поверхні фрезерування. На додаток до створення деталей з нуля, ці машини ідеально підходять для додавання нових функцій до існуючих деталей, виконання ремонту деталей і покриття деталей перед операціями після механічної обробки.
Машини для гібридного виробництва відрізняються залежно від виробника, але зазвичай поділяються на дві категорії: послідовне гібридне виробництво та альтернативне гібридне виробництво
△Обробка з ЧПК після 3D-друку для отримання гладкої поверхні
● Послідовні гібридні виробничі машини спочатку завершують повний процес AM, який виробляє 3D-друковані деталі майже чистої форми, а потім переходять до субтрактивного процесу.
● Альтернативні гібридні виробничі машини перемикаються між AM та фрезерними агрегатами протягом усього виробничого процесу. Деякі альтернативні гібридні машини можуть навіть AM друкувати решту під час обробки деталі.
Гібридне виробництво є життєздатним рішенням для виробництва прототипів і функціональних деталей кінцевого використання на додаток до ремонту існуючих компонентів. Гібридне виробництво особливо привабливе для невеликих компаній, які потребують як адитивного виробництва, так і можливостей механічної обробки. Ці машини дозволяють виготовляти дві (або змішані) деталі без необхідності інвестувати у дві машини. Він також може відповідати високим вимогам певних галузей промисловості, таких як складність деталей і продуктивність в автомобільній та аерокосмічній промисловості.
Плюси та мінуси гібридних виробничих машин
Гібридне виробництво має багато переваг перед чистим АМ або субтрактивними методами:
●Однією з його найважливіших переваг є можливість підвищити продуктивність. Оскільки процеси AM і обробка виконуються на одному верстаті, немає необхідності змінювати деталі та повторно калібрувати обладнання. Механічні камери також можуть частково або повністю замінити ручну постобробку AM, що також прискорює виробництво.
●Гібридне виробництво може досягти вищої точності та жорсткіших допусків, ніж більшість окремих 3D-принтерів. Адитивне виробництво може створити більш складну геометрію та структуру деталей, ніж механічна обробка, наприклад інтеграція деталей, внутрішні канали та заповнення решітки. Виготовлення цілої деталі на одному верстаті також зменшує ймовірність дефектів або помилок обробки.
●Гібридні машини дозволяють використовувати кілька матеріалів в одній деталі, що призводить до значного покращення механічних характеристик і економії коштів. Слабші частини можна покрити міцнішими металами, додати високоефективні матеріали для покращення руху деталей або теплопередачі, або можна заощадити витрати на матеріали, використовуючи дорогі матеріали лише там, де вони потрібні.
●Гібридне виробництво може зменшити початкові інвестиції та експлуатаційні витрати. Дешевше відразу купити гібридний верстат, ніж купувати верстат з ЧПК і промисловий 3D-принтер одночасно. Один гібридний верстат споживає менше енергії та займає менше площі, ніж окремі блоки AM і ЧПК.
△Деталі з такими функціями, як внутрішні канали охолодження
Нещодавнє дослідження показало, що гібридне виробництво усуває відходи субтрактивних технологій, зменшуючи споживання матеріалів до 97 відсотків. З верстатами DED/CNC також можна додавати матеріал лише у вибрані місця. Ці користувачі ремонтують пошкоджені компоненти та прискорюють виробництво, додаючи метал до деталей, наприклад тих, що використовуються в морській та нафтогазовій промисловості. У той же час блок ЧПК може обробляти тонкі внутрішні структури між циклами нанесення матеріалу.
Незважаючи на величезні переваги, гібридне виробництво не відповідає всім виробничим потребам і має деякі недоліки:
● Хоча ці машини можуть знизити початкові інвестиції, вони недешеві та можуть перевищувати бюджет невеликої компанії.
●Управління гібридним верстатом може бути складним, вимагаючи від оператора глибокого розуміння 3D-друку та обробки з ЧПК, щоб визначити найкращий метод виготовлення конкретної деталі.