Гибридное производство: Слияние аддитивных и субтрактивных технологий для будущего производства

[Кредит изображения: DMG Mori]

Десятилетиями аддитивное производство (AM) и традиционное субтрактивное производство рассматривались как отдельные концы спектра. В реальности самые передовые заводы смешивают их для создания деталей, которые и геометрически сложны, и размерно точны. Гибридное производство — где AM и CNC-обработка сосуществуют в единственной машине — предлагает одно-остановочное решение, которое может драматически сократить лид-таймы и затраты.

Что такое гибридное производство?

Гибридное производство — интеграция аддитивных и субтрактивных процессов в едином оборудовании. Вместо печати детали и затем обработки её на отдельном станке, две операции выполняются последовательно на одной платформе. Это позволяет дизайнерам брать преимущество свободы дизайна AM, в то время как обеспечивая тесные толерансы и поверхностную отделку, которые только CNC-обработка может доставить.

Сочетание лучшего из двух миров

Малосерийное производство металлических деталей — главный сценарий использования. Машины обычно строятся вокруг CNC-фрезерной головки и затем оснащаются 3D-печатающими соплами, такими как DED или лазерные спекание единицы. Результат — оптимизированный рабочий процесс: сложная геометрия печатается, затем финишируется в той же сессии. Компании вроде Imperial Machine & Tool Co. уже внедрили этот подход для производства конечных деталей, которые иначе требовали бы множественные производственные шаги.

Гибридные технологии на рынке

Прямое энергетическое наложение (DED) плавит металл лазером или электронным лучом как он наносит материал, позволяя быструю сборку крупных деталей. После наложения тот же станок может фрезеровать поверхность для достижения суб-миллиметровых толерансов. DED особенно эффективно для ремонта и перестройки операций.

US-базированная Hybrid Manufacturing Technologies пионерила первую гибридную депозиционно-фрезерную систему, AMBIT™, представленную в 2013 году. Её запатентованные депозиционные головки могут быть добавлены к любому CNC станку, предлагая автоматизированную смену и бесшовную интеграцию.

LASERTEC 65 от DMG MORI — 3D гибридная машина с 5-осевым материально-депозиционным соплом, способная производить высоко сложные металлические детали без необходимости в поддерживающих структурах. LENS 850-R от Optomec и интегрированные станочные линии дальше демонстрируют универсальность гибридных решений по диапазону металлов и размеров деталей.

Выгоды гибридного производства

Гибридные системы доставляют множественные преимущества:

• Сокращенные лид-таймы — высокие скорости депозиции DED в комбинации с немедленной обработкой ускоряют производство.
• Увеличенный размер и плотность детали — гибридные сборки могут превышать объемные лимиты порошкового плавления.
• Мульти-металл способность — начните с одного сплава и переключитесь на другой в той же сборке, идеально для наплавки и ремонта.
• Никаких поддерживающих структур — мульти-осевые манипуляторы строят детали в любом направлении, устраняя отходы.
• Экономия затрат — формы и штампы могут производиться за половину стоимости по сравнению с традиционными методами, и литье под давлением запуски могут быть на 50% быстрее с улучшенной жизнью инструмента.

Например, серия LUMEX от Matsuura Machinery сочетает лазерное спекание с 20-инструментальным фрезерным шпинделем, позволяя деталям быть финишнутыми в-процессе и устраняя пост-производственную обработку.

Применения

Пока аэрокосмические и авто лидеры уже используют гибридное производство для разовых, высоко сложных деталей, технология готова трансформировать другие секторы:

• Медицина — пациент-специфические протезы и стоматологические импланты могут производиться быстрее и точнее.
• Ремонт и обслуживание — GE использовала гибридную систему для перестройки лопаток турбин, добавляя материал к изношенным элементам и обрабатывая до точных толерансов, таким образом избегая полной замены.
• Общее производство — любая отрасль, требующая малосерийное производство сложных компонентов, может выигрывать.

Дорога вперед

Гибридное производство все еще эволюционирует, но его потенциал сократить лид-таймы, уменьшить отходы и обеспечить ранее невозможные дизайны ясен. Университеты вроде Лафборо проталкивают границы с мульти-системным AM-исследованием, предполагая, что гибридная технология может скоро стать стандартной производственной парадигмой. Обещание все-в-одном, устойчивой производственной платформы в пределах досягаемости.

Больше похожего:

Гибридные и мульти-системы AM, AM автоматизация и больше: интервью с профессором Яном Кэмпбеллом Лафборо университета