Использование гибридного производства с металлическими аддитивными и субтрактивными технологиями

Традиционное субтрактивное производство было надежным подходом в течение многих лет, но разработки в области аддитивного производства привлекли внимание к его возможности в качестве масштабируемого решения, особенно для индивидуальной настройки, сложной геометрии и мелкосерийного производства. Гибридное производство включает в себя как аддитивные, так и субтрактивные методы, особенно аддитивные металлы, предлагая еще одно гибкое, но точное производственное решение. Преимущества гибридного производства:

• Более высокое качество поверхности
• Более высокая прочность
• Экономия средств по сравнению с традиционными методами
• Настраиваемые подходы к отдельным продуктам
• Улучшенное крепление

Преимущество гибрида

Первым шагом в гибридном производстве является аддитивное производство основной формы компонента, которое должно включать в себя окончательную геометрию и может включать дополнительные функции, которые будут использоваться позже в процессе субтрактивного производства для зажима или размещения. Кроме того, для некоторых элементов, таких как отверстия, может потребоваться добавление материала для учета деформации в процессе добавления металла.

Мы формируем наш базовый продукт путем плавления металлов или полимеров в аддитивном производстве. Их переплавляют двумя популярными способами: 

• Выборочное лазерное плавление или прямое лазерное спекание металла (SLM или DLMS)
• Электронно-лучевая плавка (ЭЛП)

По словам исследователей из Западно-Поморского технологического университета, и SLM, и DLMS обеспечивают наибольшую гибкость при использовании металлических компонентов. Эти методы позволяют производителям создавать многочисленные изделия сложной геометрии даже в больших масштабах. Сложные изделия часто имеют уникальные асимметричные формы с изогнутыми краями. Чем больше дизайнерских изысков мы привносим, ​​тем больше вероятность возникновения дефектов в процессе производства.

Создание лучших компонентов

Что касается 3D-печати, процесс не идеален. Гибридное производство позволяет нам изготавливать продукты с точными размерами, которые в противном случае не были бы изготовлены с такими жесткими допусками. Механическая обработка, или субтрактивное производство, исправляет эти шероховатости и позволяет получить все в пределах требуемого допуска. Контроль качества необходим для правильной установки, функциональности и безопасности в определенных областях применения, особенно в транспортных средствах и самолетах.

Во многих случаях аддитивный и вычитающий процессы происходят на двух разных машинах. Металлоаддитивная машина изготовит деталь, затем инженер снимет ее, проверит на качество и убедится, что любая деформация приемлема.

Однако в некоторых случаях гибридное производство осуществляется на одной машине. Головки для лазерного напыления металла (LMD) и прямого напыления металла (DMD) обычно добавляются к металлорежущему оборудованию. Эти добавки идеально подходят для исправления дефектов или омоложения существующих деталей, поскольку материал можно добавлять в проблемные места, а затем обрабатывать до окончательной формы.

Недостатки гибридного производства

Изображение предоставлено Unsplash.

Металлические порошки и родственные им вещества являются основой гибридного производства, и они представляют некоторые риски для безопасности, включая высокую воспламеняемость при определенных условиях. Кроме того, они являются канцерогенными агентами, представляющими долгосрочный риск для незащищенных работников. Производители должны учитывать эти риски и соблюдать строгие правила техники безопасности при внедрении технологии присадок на основе порошка.

Начальные (или переходные) затраты также высоки. Для аддитивного производства металлов требуется высокоспециализированное оборудование. Проблемы безопасности, такие как проблемы воспламеняемости и воздействия, упомянутые выше, также диктуют необходимость специальных средств для обеспечения безопасности рабочих. Развитие объекта также стоит дорого. Из-за этих логистических барьеров не каждая компания может вкладывать значительные средства в гибридное производство.

Что насчет программного обеспечения?

Изображение предоставлено Pixabay.

Гибридное производство начинается с этапа проектирования, и программное обеспечение CAD/CAM играет важную роль. Инженеры должны экспериментировать с материалами, геометрией, размерами и многим другим при создании надежных компонентов. Существуют также соображения по проектированию как аддитивных, так и субтрактивных процессов, для изучения которых инженерам необходимо программное обеспечение САПР. Кроме того, моделирование FEA позволяет нам анализировать, как конструкции будут работать после производства. Такие инструменты, как Fusion 360, превосходны в этих областях. Лучше всего то, что в это программное обеспечение встроена функция удаленного сотрудничества, которая упрощает совместную работу на расстоянии — будь то команда, машины или все объекты, которые находятся далеко друг от друга.

Гибридное производство имеет большие перспективы и потенциал для объединения распределенных команд. Хотя гибридное производство может не подходить для всех проектов, оно объединяет лучшее из аддитивного и субтрактивного производства, создавая новые проблемы и открывая новые возможности.

Попробуйте Fusion 360 в гибридном производственном процессе уже сегодня.