Druk 3D i obróbka skrawaniem są często postrzegane jako „konkurenci”, ale mogą też być „partnerami”. Części do drukowania 3D często wymagają obróbki mechanicznej, aby uzyskać wyższe tolerancje i lepsze wykończenie powierzchni. Tymczasem części, które kiedyś były frezowane z litego bloku metalu, można wydrukować w 3D szybciej i w bardziej złożonych kształtach. Rosnąca liczba hybrydowych maszyn produkcyjnych łączy drukowanie 3D i maszyny CNC w jednym pakiecie, aby lepiej zautomatyzować i przyspieszyć produkcję części. Więc, jak sobie radzą? Jaka jest przyszłość produkcji hybrydowej?
Twórcy hybrydowego sprzętu produkcyjnego twierdzą, że technologia hybrydowa przezwycięża wady obu technologii, umożliwiając producentom wytwarzanie dokładniejszych części o wyższej jakości szybciej i po niższych kosztach. Jest mniej marnotrawny niż sama obróbka, bardziej wydajny i precyzyjny niż sam druk 3D, bez konieczności ręcznego przesuwania części lub programowania dwóch różnych elementów wyposażenia.
△ Połączenie bezpośredniego osadzania energii i frezowania CNC
Co to jest hybrydowa drukarka CNC{0}}D?
Produkcja hybrydowa to stosunkowo nowe podejście, które łączy techniki wytwarzania addytywnego i subtraktywnego na jednej maszynie. Maszyny te wykorzystują druk 3D do wytwarzania kształtów zbliżonych do siatki części metalowych lub plastikowych. Część jest następnie frezowana do wymaganych tolerancji przez inną jednostkę lub głowicę narzędziową w maszynie. Dzięki produkcji hybrydowej producenci (i ich klienci) mogą uzyskać złożone geometrie wytwarzane przez wytwarzanie przyrostowe i jakość powierzchni frezowania. Oprócz budowania części od podstaw maszyny te są idealne do dodawania nowych funkcji do istniejących części, wykonywania napraw części i powlekania części przed obróbką końcową.
Hybrydowe maszyny produkcyjne różnią się w zależności od producenta, ale generalnie dzielą się na dwie kategorie: sekwencyjna produkcja hybrydowa i alternatywna produkcja hybrydowa
△Obróbka CNC po wydrukowaniu 3D w celu uzyskania gładkiego wykończenia powierzchni
● Sekwencyjne hybrydowe maszyny produkcyjne najpierw wykonują pełny proces AM, w ramach którego wytwarzane są drukowane w 3D części o kształcie zbliżonym do netto, zanim wejdą w proces odejmowania.
● Alternatywne hybrydowe maszyny produkcyjne przełączają się między AM a jednostkami frezującymi w całym procesie produkcyjnym. Niektóre alternatywne maszyny hybrydowe mogą nawet AM drukować resztę podczas obróbki części.
Produkcja hybrydowa to realne rozwiązanie umożliwiające wytwarzanie prototypów i funkcjonalnych części do użytku końcowego, oprócz naprawy istniejących komponentów. Produkcja hybrydowa jest szczególnie atrakcyjna dla mniejszych firm, które potrzebują zarówno wytwarzania przyrostowego, jak i możliwości obróbki. Maszyny te pozwalają im na produkcję dwóch (lub mieszanych) części bez konieczności inwestowania w dwie maszyny. Może również sprostać wymagającym wymaganiom niektórych branż, takim jak złożoność części i produktywność w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.
Plusy i minusy hybrydowych maszyn produkcyjnych
Produkcja hybrydowa ma wiele zalet w porównaniu z czystymi metodami AM lub metodami subtraktywnymi:
●Jedną z jego najważniejszych zalet jest możliwość zwiększenia produktywności. Ponieważ zarówno procesy AM, jak i obróbka odbywają się na jednej maszynie, nie ma potrzeby wymiany części i ponownej kalibracji sprzętu. Komórki obróbcze mogą również częściowo lub całkowicie zastąpić ręczną obróbkę końcową AM, co również przyspiesza produkcję.
●Hybrydowa produkcja może osiągnąć wyższą precyzję i mniejsze tolerancje niż większość indywidualnych drukarek 3D. Wytwarzanie addytywne może tworzyć bardziej złożone geometrie i struktury części niż obróbka skrawaniem, takie jak integracja części, kanały wewnętrzne i wypełnienie kratowe. Wytwarzanie całej części na jednej maszynie zmniejsza również możliwość wystąpienia wad lub błędów obróbki.
●Maszyny hybrydowe umożliwiają wykorzystanie wielu materiałów w jednej części, co skutkuje znaczną poprawą wydajności mechanicznej i oszczędnością kosztów. Słabsze części można pokryć mocniejszymi metalami, dodać materiały o wysokiej wydajności w celu poprawy ruchu części lub wymiany ciepła, a koszty materiałów można zaoszczędzić, stosując drogie materiały tylko tam, gdzie są potrzebne.
●Produkcja hybrydowa może obniżyć początkowe koszty inwestycyjne i operacyjne. Taniej jest kupić od razu maszynę hybrydową niż kupić jednocześnie maszynę CNC i przemysłową drukarkę 3D. Pojedyncza maszyna hybrydowa zużywa mniej energii i zajmuje mniej miejsca niż oddzielne jednostki AM i CNC.
△Części z funkcjami takimi jak wewnętrzne kanały chłodzące
Niedawne badanie wykazało, że produkcja hybrydowa eliminuje marnotrawstwo technik subtraktywnych, zmniejszając zużycie materiałów nawet o 97 procent. W przypadku maszyn DED/CNC możliwe jest również dodawanie materiału tylko do wybranych lokalizacji. Ci użytkownicy naprawiają uszkodzone komponenty i przyspieszają produkcję, dodając metal do części, takich jak te używane w przemyśle morskim oraz naftowym i gazowym. Jednocześnie jednostka CNC może obrabiać drobne struktury wewnętrzne między kolejnymi cyklami osadzania materiału.
Pomimo ogromnych zalet, produkcja hybrydowa nie spełnia wszystkich potrzeb produkcyjnych i ma pewne wady:
●Chociaż te maszyny mogą obniżyć początkową inwestycję, nie są tanie i mogą przekraczać budżet małej firmy.
●Obsługa maszyny hybrydowej może być złożona i wymagać od operatora zaawansowanej wiedzy na temat drukowania 3D i obróbki CNC w celu określenia najlepszej metody produkcji danej części.