Інженер відкриває новий малюнок: гідравлічний корпус із внутрішніми масляними каналами, пересічними водяними проходами та порожнинами вільної форми. Програміст 5-осьів одразу позначає, що проблемні різці не можуть досягти половини функцій. Розкол деталі, обробка половинок, потім зварювання або з’єднання болтами є звичайним обхідним шляхом. Цей маршрут додає ризик ущільнення, додаткові пристосування, довший час виконання та вищу вартість.
Стає зрозумілим практичне питання: можнаметалеві 3D-друковані компонентивирішити геометрію одним шматком?
Чому складні внутрішні порожнини все ще викликають багато{0}}осьове ЧПК
Доступність інструментів встановлює жорсткі межі. Навіть верстати з одночасним 5-осі мають проблеми з глибокими вигнутими каналами або повністю закритими проходами. Коли відношення глибини-до-діаметра досягає приблизно 4:1 або підриває доступ до-лінії видимості, магазини звертаються до кількох налаштувань або вторинної EDM.
Коли чиста механічна обробка зазнає невдачі, дизайнери розколюють деталь. Кожне з’єднання згодом стає потенційним шляхом витоку під тиском. Зварювання створює зони-термічного впливу та залишкову напругу; слідує перевірка та переробка. Для малих--середніх обсягів деталей складної геометрії ці штрафи швидко роблять звичайні маршрути дорогими.
Як металевий 3D-друк вирішує проблему внутрішньої-порожнини
Адитивні процеси створюють металевий порошок шар за шаром, тому досяжність інструменту втрачає значення. Внутрішні канали майже будь-якої форми-круглої, квадратної, розгалуженої чи конформної-форми як єдине тверде тіло.
SLM (селективне лазерне плавлення)
Повністю розплавляє порошок і забезпечує майже{0}}повну щільність, придатну для функціональних гідравлічних частин. Нерозплавлений порошок всередині каналів діє як тимчасова опора, яка пізніше видаляється через призначені евакуаційні отвори (зазвичай 3 мм або більше).
Промисловий друк MJF
Найкраще для високоефективних прототипів-полімерів, швидко перевіряючи складні внутрішні шляхи потоку. Для виробничих металевих деталей провідну роль відіграють SLM або системи-струминної обробки металу.
Обидва підходи до відкритих варіантів дизайну, які не можуть збігатися з ЧПК: оптимізовані за топологією-решітки, що зменшують вагу, конформні канали охолодження, що повторюють контур деталі, і плавні шляхи органічного потоку, що зменшує падіння тиску.
Гідравлічні колектори, які колись потребували десяти або більше деталей, тепер можуть стати одним металевим 3D-друкованим компонентом. Менша кількість з’єднань означає менше місць протікання та простішу збірку.
3D-друк не повністю замінює ЧПК-Там, де перемагає гібрид
Як-металевий 3D-друк зазвичай витримує±0,1 ммі шорсткість поверхні навколоRa 5–15 мкм. Ущільнювальні поверхні, прецизійні отвори та різьблення, які потребують жорсткіших допусків, все ще вимагають обробки з ЧПК.
Кована заготовка також зберігає повністю ізотропні властивості, яких вимагають деякі -застосування з високим циклом. При більших обсягах баланс витрат змінюється - після того, як програми та пристосування оплачені, багато-система ЧПК часто стає дешевшою для простіших або помірно складних форм.
Реалістичною промисловою відповіддю є гібридне виробництво. Надрукуйте складну внутрішню геометрію та тіло довільної форми, а потім обробіть лише критичні опорні точки та ущільнювальні поверхні. Ця комбінація дає геометричну свободу додавання з точністю субтрактивної роботи-і входить до числа найкращих процесів для складних деталей із внутрішніми порожнинами в партіях від-до-середніх.
Практичні зауваження щодо друку внутрішніх каналів без опорних структур
Дизайнери можуть уникнути захоплених опор за допомогою кількох повторюваних правил:
Ці правила перетворюють «як надрукувати внутрішні канали без опорних структур» з теоретичного питання на повторюваний метод виробництва.
Приклад: гібридний шлях для гідравлічного корпусу
Кейс-стаді
Недавній проект, виконаний спеціалізованим виробником 3D-друку з металу, передбачав гідравлічний корпус високого{1}}тиску з кількома пересічними масляними каналами та монтажними інтерфейсами. Чистий багатоосьовий ЧПК вимагав би трьох окремих частин, зварювання та ретельного тестування на герметичність-приблизний час виконання від шести до восьми тижнів.
Команда переробила деталь для додавання: само{0}}несучі канали, порох-евакуаційні порти та додатковий запас на всіх критичних гранях. Корпус був виготовлений компанією SLM із нержавіючої сталі,-знятий напруги, а потім оброблений на 5-осьовому верстаті лише там, де цього вимагали допуски.
Час виконання впав доменше двох тижнів. У моно-компонентній конструкції зварні з’єднання видалені. Випробування під тиском підтвердили ефективність-без витоку при робочому тиску. Для невеликої партії виробництва загальна вартість була значно нижчою за -компонентний маршрут ЧПК.
Напрям промисловості
Виробництво металевих добавок продовжує набирати частку для деталей, цінність яких полягає у внутрішній складності-гідравлічних блоків, конформних-вставок інструментів з охолодженням і легких аерокосмічних колекторів. Порівняння багатоосьового ЧПК із 3D-друком для гідравлічних корпусів все більше надає перевагу гібридному маршруту, коли геометрія каналу є основним фактором витрат.Технологія швидкого прототипуваннядозволяє командам перевірити продуктивність потоку в полімері (часто за допомогою промислового друку MJF) перед тим, як почати виробництво металу. Прогресивні цехи, які колись працювали виключно як фабрики з ЧПК із внутрішньою порожниною, тепер регулярно додають додаткові потужності або співпрацюють із виробником металевих 3D-друків, щоб обидва варіанти були доступними.
Часті запитання
З: Чи може 3D-друк повністю замінити ЧПК для внутрішніх порожнинних деталей?
Відповідь: Ні. Це вирішує недоступні внутрішні елементи та консолідує вузли, але критичні допуски та обробка поверхні майже завжди потребують обробки з ЧПК.
З: Чи достатньо точний друк MJF для функціональних внутрішніх каналів?
A: Промисловий друк MJFзабезпечує послідовні, ізотропні полімерні деталі та добре працює для технології швидких прототипів і не-металевих каналів. Для металевих каналів, що знаходяться під тиском, кращим вибором залишається SLM або струменеве очищення металу.
З: Що дешевше для невеликих партій-3D-друку чи багатоосьового ЧПК?
A: Для складних внутрішніх порожнин металевий 3D-друк або гібридний спосіб зазвичай коштує дешевше в кількості від однієї до кількох десятків, оскільки це дозволяє уникнути багаторазових налаштувань, зварювання та ризику браку.
Питання: чи можна потім обробити на ЧПУ металеві деталі, надруковані на 3D?
A: Так. Залишення оброблюваного матеріалу на критичних поверхнях є стандартною практикою та забезпечує точність, необхідну для герметизації та складання.
Наступний крок
Якщо ваш наступний гідравлічний корпус, колектор або порожнинна деталь виводить багато{0}}осьовий ЧПК за межі практичних можливостей, надішліть креслення для швидкої перевірки технологічності. Спеціалізований виробник 3D-друку з металу може показати, чи чиста добавка, гібридна добавка-плюс-ЧПК або звичайна обробка забезпечує найкращий процес для складних внутрішніх порожнинних деталей у вашому об’ємі та вікні продуктивності -, регулярно скорочуючи час виконання, усуваючи точки витоку та знижуючи загальну вартість порівняно з традиційними методами роз’ємного-і-зварювання.