Аддитивное против традиционного производства: как они дополняют друг друга

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать — процесс создания изделия с использованием 3D-сканеров объектов или САПР (CAD) для нанесения слой за слоем материала в точных геометрических формах, в отличие от традиционных субтрактивных производственных процессов, удаляющих слои из блока материала для построения дизайна. Например, резка металлического бруска на куски — очень простой пример традиционного процесса. Однако с широкой популярностью 3D-печати и доступностью более подходящих металлов производители стремятся применять оба процесса в производственной линии. Цель — комбинировать аддитивное и традиционное производство как комплементарный процесс для идеальной финишной отделки продукта.

Ниже обсудим преимущества аддитивного производства и как аддитивное и традиционное производство могут использоваться вместе для создания высококачественных продуктов.

Растущая популярность аддитивного производства

Многие механики, изготовители и производители все больше используют аддитивное производство в последние годы, так как оно дает много преимуществ, таких как меньше материальных отходов. Здесь детально разберем некоторые из этих преимуществ.

Лучше всего для быстрого прототипирования и проектирования запасных частей

Постепенная эволюция 3D-печати позволила крупным производителям вроде Boeing, GE и Siemens создавать сложные прототипные дизайны легко. Siemens использует технологию аддитивного производства для создания запасных частей для своих разных продуктов, сокращая время ремонта до 90% в некоторых случаях. Более того, Siemens печатает их только по требованию, тем самым сокращая затраты, связанные с перепроизводством и другой логистикой.

Снижает материальные отходы

Работа с крупным блоком титана для производства авиакосмических компонентов генерирует до 90% отходов. Если производители не рассматривают переработку остатков, они просто добавляют операционные затраты в управлении отходами. Внутренняя способность 3D-печати добавлять материалы слой за слоем в точных формах снижает материальные отходы, часто создаваемые субтрактивными методами, требующими удаления лишнего материала для создания дизайна.

Сокращает время изготовления

Различные металлические детали из аддитивных процессов обходятся дешевле, так как время, необходимое для изготовления, резко снижено. Сложные формы легко производятся без инструментов, матриц или форм. Поскольку деталь печатается вне станка, проектирование сложных структур, таких как решетки или соты, занимает меньше времени.

Несмотря на множество технологических преимуществ, аддитивное производство не может полностью заменить конвенциональные техники. Деталь, произведенная аддитивным производством, может все еще требовать обработку для получения желаемой чистоты поверхности. Таким образом, многие производители рассматривают гибридную модель, использующую оба процесса.

Гибридная модель: использование аддитивного и традиционного производства как комплементарного процесса

Гибридное производство — процесс, комбинирующий ЧПУ-обработку и аддитивное производство, где производители используют 3D-печать как инструмент расширения области дизайна, опираясь на традиционные ЧПУ-процессы для вывода желаемого продукта.

Почему иногда необходимо комбинировать аддитивную обработку и традиционное производство как комплементарный процесс? Хотя аддитивное производство может быстро и легко создавать изощренные геометрические формы, оно предлагает меньшую точность, чем ЧПУ-обработка, так как детали от 3D-принтера часто лишь near-net-shape (близки к чистовой форме). С другой стороны, гораздо сложнее создавать сложные формы традиционными методами, но они держат более жесткие допуски и легче создают желаемую чистоту поверхности продукта.

Таблица ниже суммирует плюсы и минусы обоих методов.

Гибридное производство использует лучшее из обоих процессов и включает применение аддитивных и субтрактивных процессов последовательно. Например, аддитивный метод вроде Direct Energy Deposition (DED), использующий лазер или электронный луч для плавления материалов при их наложении на строительную платформу через сопло, может выполняться сначала для создания детали. Затем деталь может быть ЧПУ-обработана для достижения желаемой чистоты поверхности и допуска.

Другие популярные аддитивные методы, комбинируемые с традиционными процессами:

• Порошковое плавление в слое (Powder bed fusion): Лазер или электронный луч плавит и сплавляет порошковые материалы для формирования 3D-детали. Хотя процесс похож на DED, он отличается способом нанесения материала.
• Металлическое связывание связующим (Metal binder jetting): Особенно часто в высокообъемных применениях, жидкий связующий агент наносится на тонкие слои порошка, по сути склеивая их для создания объекта слой за слоем.

Все эти процессы могут выполняться на одной гибридной машине, запрограммированной и оперируемой ограниченным числом людей с безопасного расстояния. Внедрение гибридного производства на одной машине позволяет печатать и обрабатывать деталь в одной установке, снижая вероятность ошибок.

Другие преимущества использования гибридной машины:

• Меньшие капитальные затраты на оборудование
• Более быстрые лид-таймы
• Меньше требуемое складское хранение, экономия площади
• Способность обрабатывать интерьер детали по мере ее производства, позволяя высокий контроль качества

Ваш локальный поставщик металлов для аддитивных и традиционных производственных процессов

Industrial Metal Service поставляет все типы специальных металлов и сплавов для ваших аддитивных, традиционных и гибридных производственных требований. У нас широкий инвентарь титана, стали, нержавейки, алюминия, а также высокотемпературных сплавов вроде Хастеллоя, Инконеля и Инвара. Мы локальны в районе Сан-Франциско и можем доставлять по всей стране без минимальных заказов.