Czy przetwarzanie końcowe-może całkowicie zastąpić przetwarzanie tradycyjne?

一, Granica techniczna: „górna granica możliwości” i „luka w aplikacji” przetwarzania maszynowego-do przetwarzania końcowego
1. Różnice w zakresie wykorzystania materiałów
„Produkcja substraktywna”, która jest bardziej elastyczna pod względem jakości materiału, umożliwia tradycyjne przetwarzanie. Na przykład do cięcia-stopów o wysokiej twardości, takich jak kobalt, chrom i molibden, należy użyć narzędzi PCD lub obróbki-wspomaganej ultradźwiękowo. Z drugiej strony, aby wytworzyć podobne materiały przy użyciu wytwarzania przyrostowego, należy pozbyć się defektów porów wewnętrznych poprzez prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP), a następnie spełnić wymagania dotyczące dokładności powierzchni poprzez frezowanie CNC w pięciu-osiach. Chociaż tą metodą można wytwarzać części-o wysokiej wydajności, właściwości metalurgii proszków w procesach wytwarzania przyrostowego ograniczają liczbę materiałów, które można zastosować. Utrudnia to bezpośrednie zastąpienie możliwości przetwarzania dużych kęsów metalowych tradycyjnymi metodami kucia.
„Podwójne wyzwanie” uzyskania odpowiedniego rozmiaru i jakości powierzchni
Głównym celem przetwarzania końcowego-jest naprawienie problemów powstałych w procesie wytwarzania przyrostowego. Na przykład tolerancja grubości profilu łopaty-drukowanych w 3D części tarcz turbin silników lotniczych musi zostać ustalona w zakresie od ± 0,3 mm do ± 0,05 mm poprzez cięcie drutem i szlifowanie. Należy również zmniejszyć chropowatość powierzchni z Ra8-15 μm do Ra0,8-1,6 μm. W przypadku elementów optycznych, które wymagają precyzji{{13}mikrometrowej, takich jak reflektory laserowe, nadal najlepszym rozwiązaniem jest tradycyjne, ultraprecyzyjne szlifowanie. Dzieje się tak dlatego, że przetwarzanie końcowe zależy od wielu współpracujących procesów, co utrudnia pozbycie się wszystkich nagromadzonych błędów.
3. „Paradoks efektywności” przetwarzania skomplikowanych struktur
Produkcja przyrostowa ma funkcję „swobodnej produkcji”, która ułatwia pracę ze skomplikowanymi strukturami, takimi jak nierówne powierzchnie i wewnętrzne kanały przepływu. Jednak etap-przetwarzania końcowego może sprawić, że ta wydajność będzie mniej użyteczna. Na przykład frezowanie CNC jest potrzebne do usunięcia resztek podpór z-drukowanych w 3D części ze stopu aluminium pewnego typu wspornika satelitarnego. Zmniejsza to wagę o 15%, ale obróbka trwa o 30% dłużej niż tradycyjne metody odlewania i obróbki. Koszt jednostkowy tradycyjnych procedur tłoczenia i obróbki cieplnej jest nadal niższy niż w przypadku kombinacji dodatków i obróbki końcowej-w przypadku standardowych części produkowanych w dużych ilościach, takich jak korbowody w samochodach.
2, Struktura kosztów: „Próg ekonomiczny” dla przetwarzania za pomocą maszyny do przetwarzania końcowego
1. Koszty zakupu i utrzymania sprzętu
Cena sprzętu do-obróbki końcowej, takiego jak pięcioosiowe obrabiarki CNC i polerki laserowe, może wynosić miliony juanów za jedną jednostkę. Aby zapewnić kontrolę w pętli-zamkniętej, maszyny te wymagają systemów wykrywania online i technologii sieci inteligentnych. Na przykład wykonanie specjalnego postprocesora dla pięcioosiowego centrum obróbczego German Hammer C20U kosztuje setki tysięcy juanów. Koszt programowania zwykłych frezarek to tylko 1/10 tej kwoty. Ponadto koszt wytwarzania przyrostowego materiałów proszkowych (takich jak proszek ze stopu tytanu, który kosztuje około 2000 juanów/kg) jest znacznie wyższy niż w przypadku tradycyjnych materiałów w postaci sztabek. To sprawia, że ​​całkowity koszt-przetwarzania końcowego jest jeszcze wyższy.
2. Długość łańcucha procesowego i ukryte wydatki
Przetwarzanie postprocesorowe wymaga połączenia wielu procesów, w tym wytwarzania przyrostowego, obróbki cieplnej i wykańczania powierzchni, co prowadzi do wydłużenia łańcucha procesów i zwiększonych ukrytych wydatków. Na przykład, aby wytworzyć kłykieć kości udowej ze stopu kobaltowo-chromowo-molibdenowego na potrzeby implantu medycznego, konieczne jest polerowanie elektrolityczne w celu usunięcia przylegania proszku, a następnie mikrofrezowanie w celu zamocowania nasady gwintu. Obróbka pojedynczego elementu zajmuje ponad 8 godzin, chociaż standardowa procedura kucia i toczenia CNC zajmuje tylko 2 godziny. Nawet jeśli-przetwarzanie końcowe może sprawić, że wszystko będzie bardziej zindywidualizowane, w przypadku wielu rzeczy nadal trudno jest dorównać zaletom „jednorazowego formowania” tradycyjnych metod.
3. Zależność od umiejętności i kosztów pracy
Operatorzy muszą posiadać większe umiejętności w zakresie-przetwarzania postprocesorowego. Na przykład musisz wiedzieć, jak dokonać konwersji między układem współrzędnych przedmiotu obrabianego a układem współrzędnych maszyny w pięcioosiowym programowaniu CNC. Z drugiej strony czas szkolenia w zakresie tradycyjnych umiejętności obróbki tokarsko-frezarskiej jest bardzo krótki. Ponadto naprawianie defektów w procesie wytwarzania przyrostowego (np. wypełnianie porów) wymaga połączenia wiercenia, spawania i obróbki skrawaniem, co sprawia, że ​​umiejętności potrzebne pracownikom procesowym są znacznie wyższe i kosztują więcej robocizny.
3, Ekologia przemysłowa: wyjątkowość i kooperatywny rozwój konwencjonalnego przetwarzania
1. Funkcja „kamieni balastowych” w podstawowych gałęziach przemysłu
Podstawowe gałęzie przemysłu, takie jak samochody i energia elektryczna, nadal w największym stopniu korzystają z tradycyjnego przetwarzania. Na przykład metoda odlewania i obróbki bloków cylindrów silników samochodowych umożliwia produkcję milionów bloków cylindrów rocznie. Z drugiej strony produkcję przyrostową trudno włączyć do głównego łańcucha dostaw, ponieważ nie jest ona zbyt wydajna. Ponadto regulacja przepływu linii metalowych podczas klasycznego kucia może znacznie zwiększyć wytrzymałość zmęczeniową części. Jest to nadal konieczne do wytwarzania głównych-nośnych elementów konstrukcyjnych samolotów.
2. Umieszczenie „niszowego rynku” przetwarzania końcowego-w odpowiednim miejscu
Główną zaletą przetwarzania końcowego-jest to, że spełnia ono wymagania dotyczące „dużej złożoności, małego rozmiaru partii i dużej precyzji”. Na przykład w przemyśle lotniczym należy zastosować polerowanie elektrochemiczne (ECP), aby usunąć wewnętrzny kanał przepływowy dysz paliwowych wydrukowanych w 3D. Ma to na celu zmniejszenie zadziorów i oporów przepływu, co jest trudne do osiągnięcia w przypadku tradycyjnej obróbki w przypadku takich architektur mikrokanałowych. W medycynie mikrofrezowanie stosuje się w celu zmiany gwintowanych korzeni dopasowanych implantów tak, aby pasowały do ​​tkanki kostnej pacjenta. Jest to coś, czego nie mogą zrobić standardowe metody.
3. Wzorzec „ewolucji współpracy” w integracji technologii
Złożony proces „dodawania i odejmowania” będzie w przyszłości głównym przedmiotem rywalizacji w przemyśle wytwórczym. Na przykład oprogramowanie Siemens NX umożliwiło współpracę ścieżek wytwarzania przyrostowego i pięcioosiowej-obróbki CNC w celu wzajemnej optymalizacji. Robi to poprzez wykorzystanie technologii cyfrowych bliźniaków do przewidywania odkształceń i automatycznego tworzenia programów kompensacyjnych, aby utrzymać dokładność obróbki poniżej ± 0,01 mm. Ponadto połączenie systemów obróbki cieplnej z platformami cyfrowymi, takimi jak Simplified Cloud Zero Code System, może sprawić, że pętle kontroli produkcji będą jeszcze mniejsze, dzięki czemu różnica w kosztach między-przetwarzaniem końcowym a metodami tradycyjnymi będzie jeszcze mniejsza.