จะรวมการพิมพ์ 3D โลหะเข้ากับเครื่องจักร CNC ด้วยวิธีที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร

一 การเสริมทางเทคโนโลยี: การเปลี่ยนแปลงเชิงตรรกะจาก "ฝ่ายค้าน" เป็น "symbiosis"
การพิมพ์โลหะ 3 มิติ (โดยใช้เทคโนโลยี SLM/DMLS เป็นตัวอย่าง) ใช้เลเซอร์ในการหลอมผงโลหะทีละชั้น ทำให้สามารถสร้างโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนได้ในคราวเดียว ประโยชน์หลักคือ:
ความก้าวหน้าในด้านระดับความเป็นอิสระของโครงสร้าง: สามารถสร้างโครงสร้างขัดแตะ ช่องระบายความร้อนที่สม่ำเสมอ พื้นผิวที่ไม่เรียบ และสิ่งอื่น ๆ ที่เครื่อง CNC ทั่วไปไม่สามารถทำได้ ตัวอย่างเช่น ตัววาล์วไฮดรอลิกบางตัวได้รับวงจรน้ำมันที่เซผ่านการพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งทำให้ช่องการไหลซับซ้อนมากขึ้น 300% การตัดเฉือน CNC ต้องใช้แคลมป์จำนวนมากและยากต่อการซีล
การผลิตแบบเติมเนื้อไม่ทำให้วัสดุสิ้นเปลือง และอัตราการใช้วัสดุอาจสูงกว่า 90% ซึ่งมากกว่าอัตรา 50% ถึง 70% สำหรับการตัดเฉือน CNC มาก
ความสามารถในการทำซ้ำอย่างรวดเร็ว: หลังจากเปลี่ยนโมเดลดิจิทัลแล้ว ก็สามารถพิมพ์ได้ทันทีโดยไม่ต้องขึ้นรูปใหม่ ซึ่งช่วยลดเวลาในการพัฒนาสินค้าใหม่จากหลายเดือนเหลือหลายวัน
แต่ความแม่นยำเริ่มต้น (± 0.04 มม.) และความหยาบของพื้นผิว (Ra12.5 μ m) ของการพิมพ์ 3 มิติ ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการของการประกอบชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง- นี่คือช่วงเวลาที่การตัดเฉือน CNC มีความสำคัญมาก:
การแก้ไขขนาด: เพื่อชดเชยการเสียรูปจากการหดตัวระหว่างการพิมพ์ คุณควรกัดพื้นผิวตัวนำเครื่องมือเครื่องจักรให้มีความแม่นยำ ± 0.02 มม.
การเก็บผิวละเอียด: การกัดที่แม่นยำจะเพิ่มความหยาบของพื้นผิวจาก Ra12.5 μm ในสถานะ-หล่อเป็น Ra1.6 μm และการขัดเงากระจกยังสามารถเพิ่มเป็น Ra0.2 μm ได้อีกด้วย
คุณสมบัติหลักของเครื่องจักร: CNC เชี่ยวชาญในการตัดเฉือนเฉพาะที่ทุกชนิด เช่น การสร้างหน้าตัดที่มีความแม่นยำสูง และการเจาะรูเกลียวที่มีความแม่นยำสูง
2 กรณีการใช้งานทั่วไปคือเมื่อคุณต้องการตอบสนองทั้งโครงสร้างที่ซับซ้อนและข้อกำหนดด้านความแม่นยำ
1. ในธุรกิจการบินและอวกาศ ต้องมีความสมดุลระหว่างความเบากับความสามารถในการรับน้ำหนักได้มาก
ธุรกิจการบินและอวกาศแห่งหนึ่งใช้วิธีการ "การพิมพ์ 3 มิติ+CNC" เพื่อสร้างห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์:
กระบวนการพิมพ์ 3 มิติ: การพิมพ์รูปทรงที่ซับซ้อนด้วยช่องระบายความร้อนที่สอดคล้องจาก Inconel 718 ซึ่งเป็นโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิล-เป็น- ทำให้โครงสร้างเบาขึ้น 35% และสามารถรองรับอุณหภูมิได้สูงถึง 1,200 องศา
กระบวนการ CNC: การตัดเฉือนพื้นผิวซีลที่แม่นยำเป็นพิเศษ-ให้มีความเรียบ 0.01 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้ดีในสถานการณ์ที่มีแรงดันสูง-
การตรวจสอบผลกระทบ: วงจรการผลิตสั้นกว่าวิธีการหล่อและการเชื่อมมาตรฐานถึง 60% และอายุการใช้งานความล้ายาวนานเป็นสองเท่า
2. การปลูกถ่ายทางการแพทย์: การผสมผสานระหว่างการปรับเปลี่ยนเฉพาะบุคคลและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
วิธีการปลูกถ่ายกระดูกเทียมโลหะผสมไทเทเนียม:
การพิมพ์ 3 มิติ: ใช้ข้อมูล CT จากผู้ป่วย พิมพ์ก้านต้นขาที่มีรูพรุนที่มีความพรุน 60% ถึง 80% และขนาดรูพรุน 200 ถึง 500 μm ซึ่งจะเลียนแบบรูปร่างของกระดูก trabeculae ตามธรรมชาติ
เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: การกัดพื้นผิวผสมพันธุ์ทรงกรวยที่สัมผัสกับโพรงไขกระดูกอย่างแม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามระดับความทนทานต่อ H7 และบรรลุการตรึงทางชีวภาพ
การรักษาพื้นผิว: การพ่นทรายและอโนไดซ์ทำให้พื้นผิวหยาบขึ้น ซึ่งช่วยให้เซลล์กระดูกเกาะติดได้
3. แม่พิมพ์อุตสาหกรรม: มีความสมดุลที่ดีระหว่างช่องทางการไหลที่ซับซ้อนและการระบายความร้อนที่ดี
บริษัทแม่พิมพ์บางแห่งใช้โซลูชันการผลิตแบบผสมผสาน:
การพิมพ์ 3 มิติทำให้แกนแม่พิมพ์มีช่องระบายความร้อนภายในสามชั้นพร้อมกัน ทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น 30% และแก้ไขปัญหาการรั่วไหลที่เกิดขึ้นกับการประกบบล็อกมาตรฐาน
เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: ขัดพื้นผิวการกลึงตัดเป็น Ra0.4 μm เพื่อให้ถอดชิ้นส่วนพลาสติกได้ง่ายขึ้น
การเปรียบเทียบราคา: ต้นทุนต่อชิ้นลดลง 42% และไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับเศษแม่พิมพ์จากการบิดเบี้ยวในการเชื่อม
3 เส้นทางของการบูรณาการกระบวนการ: การปรับปรุงกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงหลังการประมวลผล-
1. ขั้นตอนการออกแบบ: ปรับโครงสร้างโทโพโลยีให้เหมาะสมโดยขึ้นอยู่กับขีดจำกัดของกระบวนการผลิต
DFAM (การออกแบบสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อ): ใช้วิธีสร้างโครงสร้างขัดแตะเพื่อลดน้ำหนักลงครึ่งหนึ่งโดยยังคงความแข็งแกร่งไว้
ค่าเผื่อการตัดเฉือนที่สงวนไว้: เผื่อไว้ 0.3–0.5 มม. สำหรับชิ้นงานที่ต้องการการเก็บผิวละเอียดด้วย CNC เช่น พื้นผิวการประกอบและการวางตำแหน่งรู ซึ่งจะทำให้รูปแบบเลเยอร์การพิมพ์ไม่ส่งผลต่อความแม่นยำ
การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างรองรับ: ใช้การวิเคราะห์แบบจำลองเพื่อลดปริมาณการรองรับ ในขณะเดียวกันก็ให้แน่ใจว่าเครื่องมือ CNC ยังคงเข้าถึงได้ง่าย ตัวอย่างเช่น มีการวางส่วนรองรับสำหรับฉากยึดการบินไว้บนพื้นผิวที่ไม่ใช่- ซึ่งช่วยลดเวลาการตัดเฉือน CNC ลง 30%
2. ขั้นตอนการพิมพ์: ทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการตั้งค่าและดำเนินการหลัง-
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) เพื่อให้ผงกระจายสม่ำเสมอมากขึ้น และลดความพรุนให้เหลือน้อยกว่า 0.5%
เทคนิคการให้ความร้อน ได้แก่ การอบอ่อนแบบคลายความเครียดที่อุณหภูมิ 650 องศา เป็นเวลา 2 ชั่วโมง และการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) เพื่อเพิ่มความหนาแน่นให้สูงกว่า 99.9%
การควบคุมทิศทาง: ใช้ซอฟต์แวร์ Magics เพื่อค้นหามุมที่ดีที่สุดสำหรับการวางองค์ประกอบต่างๆ เพื่อลดปริมาณการรองรับที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างแบบแขวน
3. ขั้นตอนการขึ้นรูป CNC: การเชื่อมโยงห้า-แกนและการชดเชยอัจฉริยะ
เครื่องแมชชีนนิ่งเซนเตอร์ห้า-แกน: ระบบ Siemens 840D ใช้ในการจับยึดและตัดเฉือนพื้นผิวที่ซับซ้อนในครั้งเดียว ซึ่งป้องกันข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่ง
เทคโนโลยี Digital Twin: ใช้การจำลอง Vericut เพื่อคาดการณ์ว่าการตัดเฉือนจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร และทำการปรับเปลี่ยนโมเดลล่วงหน้า ตัวอย่างเช่น การจำลองได้ปรับปรุงความแม่นยำของรูปร่างของใบพัดกังหันจาก ± 0.05 มม. เป็น ± 0.02 มม.
ในการตรวจสอบเครื่องจักร: การใช้หัววัด Renishaw เพื่อจับตาดูขนาดการตัดเฉือนแบบเรียลไทม์ และแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเนื่องจากการสึกหรอของเครื่องมือ
4. ขั้นตอนการรักษาพื้นผิว: ผสมผสานการทำงานและการตกแต่ง
การพ่นทราย: ใช้เม็ดแก้ว 120 mesh เพื่อทำให้พื้นผิวมีความหยาบ Ra3.2 μm เพื่อช่วยให้สารเคลือบติดได้ดีขึ้น
ออกซิเดชันแบบไมโครอาร์ค: ทำการเคลือบเซรามิกหนา 10 μm บนพื้นผิวของโลหะผสมไททาเนียม ฟิล์มนี้มีความแข็ง 1000HV และทนทานต่อการสึกหรอมากกว่าห้าเท่า
การเคลือบ PVD: การเคลือบ TiN จะทำให้พื้นผิวมีความแข็งขึ้น (2200HV) และทำให้ดูเป็นสีทอง