La impressió 3D i el mecanitzat sovint es veuen com a "competidors", però també poden ser "socis". Les peces d'impressió 3D sovint s'han de mecanitzar per produir toleràncies més altes i un millor acabat superficial. Mentrestant, les peces que abans es van fresar a partir d'un bloc sòlid de metall es poden imprimir en 3D més ràpidament i amb formes més complexes. Un nombre creixent de màquines de fabricació híbrides combinen impressió 3D i maquinària CNC en un sol paquet per automatitzar millor i accelerar la producció de peces. Aleshores, com els està passant? Quin és el futur de la fabricació híbrida?
Els fabricants d'equips de fabricació híbrida diuen que la tecnologia híbrida supera les deficiències d'ambdues tecnologies, permetent als fabricants produir peces més precises i de major qualitat més ràpidament i a un cost més baix. És menys malbaratador que el mecanitzat sol, més eficient i més precís que només la impressió 3D, sense necessitat de moure manualment les peces o programar dos equips diferents.
△ Combinació de deposició directa d'energia i fresat CNC
Què és una impressora CNC-3D híbrida?
La fabricació híbrida és un enfocament relativament nou que combina tècniques de fabricació additiva i subtractiva en una sola màquina. Aquestes màquines utilitzen la impressió 3D per produir formes gairebé netes de peces metàl·liques o de plàstic. A continuació, la peça es fresa amb les toleràncies requerides per una altra unitat o cap d'eina a la màquina. Amb la fabricació híbrida, els fabricants (i els seus clients) poden obtenir les geometries complexes produïdes per la fabricació additiva i la qualitat superficial del fresat. A més de construir peces des de zero, aquestes màquines són ideals per afegir noves funcions a peces existents, realitzar reparacions de peces i recobrir peces abans de les operacions posteriors al mecanitzat.
Les màquines de fabricació híbrides varien segons el fabricant, però generalment es divideixen en dues categories: fabricació híbrida seqüencial i fabricació híbrida alternativa.
△ Mecanitzat CNC després de la impressió 3D per obtenir un acabat de superfície llisa
● Les màquines de fabricació híbrides seqüencials completen primer el procés AM complet, que produeix peces de forma gairebé neta impreses en 3D abans d'entrar al procés subtractiu.
● Les màquines de fabricació híbrides alternatives intercanvien entre unitats AM i fresadora durant tot el procés de fabricació. Algunes màquines híbrides alternatives poden fins i tot imprimir la resta mentre es mecanitza la peça.
La fabricació híbrida és una solució viable per produir prototips i peces funcionals d'ús final, a més de reparar components existents. La fabricació híbrida és especialment atractiva per a les empreses més petites que necessiten capacitats de fabricació additiva i de mecanitzat. Aquestes màquines els permeten produir dues peces (o mixtes) sense haver d'invertir en dues màquines. També pot abordar els requisits exigents de determinades indústries, com ara la complexitat de les peces i la productivitat en l'automoció i l'aeroespacial.
Pros i contres de les màquines de fabricació híbrides
La fabricació híbrida té molts avantatges respecte als mètodes AM purs o subtractius:
●Un dels seus avantatges més importants és la capacitat d'augmentar la productivitat. Atès que tant els processos d'AM com de mecanitzat s'executen en una màquina, no cal canviar peces ni recalibrar l'equip. Les cèl·lules de mecanitzat també poden substituir parcialment o completament el postprocessament AM manual, la qual cosa també accelera la producció.
●La fabricació híbrida pot aconseguir una major precisió i toleràncies més estrictes que la majoria de les impressores 3D individuals. La fabricació additiva pot crear geometries i estructures de peces més complexes que els mecanitzats, com ara la integració de peces, els canals interns i el farcit de gelosia. Produir una peça sencera en una màquina també redueix la possibilitat de defectes o errors de mecanitzat.
●Les màquines híbrides permeten l'ús de múltiples materials en una sola peça, donant lloc a millores importants en el rendiment mecànic i estalvi de costos. Les peces més febles es poden revestir amb metalls més forts, afegir materials d'alt rendiment per millorar el moviment de les peces o la transferència de calor, o es poden estalviar els costos del material utilitzant materials cars només on es necessiten.
●La fabricació híbrida pot reduir la inversió inicial i els costos operatius. És més barat comprar una màquina híbrida directament que comprar una màquina CNC i una impressora 3D industrial alhora. Una única màquina híbrida consumeix menys energia i requereix menys espai que les unitats AM i CNC separades.
△Peces amb funcions com els canals de refrigeració interns
Un estudi recent va trobar que la fabricació híbrida elimina el malbaratament de les tècniques subtractives, reduint el consum de material fins a un 97 per cent. Amb les màquines DED/CNC també és possible afegir material només a llocs seleccionats. Aquests usuaris reparen components danyats i acceleren la producció afegint metall a les peces, com les que s'utilitzen a les indústries marines i de petroli i gas. Al mateix temps, la unitat CNC pot mecanitzar estructures internes fines entre tirades de deposició de material.
Malgrat els seus enormes avantatges, la fabricació híbrida no s'adapta a totes les necessitats de fabricació i hi ha alguns desavantatges:
●Si bé aquestes màquines poden reduir la inversió inicial, no són barates i poden superar el pressupost d'una petita empresa.
●El funcionament d'una màquina híbrida pot ser complex, i requereix que l'operador tingui una comprensió sofisticada de la impressió 3D i el mecanitzat CNC per determinar el millor mètode per fabricar una peça determinada.