És necessari realitzar mecanitzats de precisió CNC després de la impressió 3D de metall?

1. El nucli de la tecnologia: la capacitat dels materials additius i subtractius de treballar junts
La principal distinció entre el mecanitzat de precisió CNC i la impressió 3D de metall és el que els fa treballar junts en el procés de fabricació:
Diferents maneres de formar
La impressió 3D de metall fa coses fonent la pols metàl·lica una capa a la vegada. La superfície mostra patrons de capes típics i traces de piscina de fusió. Pot haver-hi problemes amb la microestructura, com ara pols que no s'ha fusionat i microporus. El mecanitzat de precisió CNC utilitza el tall d'eines per eliminar materials, creant un efecte mirall amb un Ra0,8 μm o inferior, i pot gestionar toleràncies dimensionals fins a ± 0,01 mm.
Límit de les capacitats del procés
La impressió 3D té alguns avantatges. Per exemple, pot fer estructures complicades que són difícils de fer amb mètodes més antics, com ara canals de refrigeració conformes, estructures de reducció de pes de gelosia i cavitats amb molts angles. Per exemple, una certa pala d'un motor d'aviació utilitza la impressió 3D per fer l'interior buit, cosa que redueix el pes en un 40% mentre manté la resistència de l'estructura.
Beneficis del mecanitzat CNC: mecanitzat més eficient per a formes habituals com plànols i cilindres, i no cal fer front a les estructures de suport sobrants. Per exemple, el fresat CNC va fer que la rugositat de la superfície d'un determinat eix de transmissió del cotxe Ra0,4 μm, que satisfà les necessitats de resistència al desgast per a una rotació d'alta -velocitat.
La tendència de la fabricació híbrida
El mètode híbrid de "impressió 3D + mecanitzat de precisió CNC" s'està convertint en estàndard a la indústria. Per exemple, una empresa que fabrica motlles de precisió utilitza la impressió 3D per fer un nucli de motlle amb tres capes de canals de refrigeració interiors. A continuació, utilitzen mecanitzat CNC per fer el procés de refrigeració un 30% més eficient i reduir el temps de lliurament de 14 dies a 5 dies.
2. Demanda de la indústria: diversos criteris de rugositat superficial
diferents indústries tenen necessitats diferents de qualitat de superfície, que afecta directament la necessitat de mecanitzat de precisió CNC:
Àmbit aeroespacial
Les peces han de ser capaços de suportar condicions dures (alta temperatura, alta pressió i gran tensió), i els defectes superficials poden provocar esquerdes per fatiga.
Un exemple comú és que el mecanitzat CNC redueix la rugositat de la superfície de segellat de Ra12 μm a Ra0,8 μm quan s'imprimeix en 3D un determinat tipus de broquet de motor de coets. Això allarga la vida útil del segellat a altes temperatures de 50 a 200 vegades.
Escollir un procés: les peces clau, com les superfícies de segellat i les superfícies d'acoblament, s'han de mecanitzar amb precisió CNC. Les superfícies-no portants poden mantenir les textures impreses per estalviar pes.
Àmbit dels implants mèdics
Requisit essencial: la rugositat de la superfície influeix en la probabilitat d'unió de cèl·lules òssies i la proliferació bacteriana.
Una pròtesi d'articulació de maluc d'aliatge de titani ha de tenir una qualitat superficial de Ra1,5–2,5 μm per deixar que l'os hi creixi. Una determinada empresa fa cossos protèsics mitjançant la impressió 3D. Aleshores, per fer que la superfície sigui més llisa fins a Ra0,8 μm, utilitzen una combinació de polit químic i poliment CNC. Així es manté l'estructura microporosa que es va fer per impressió, la qual cosa fa que el cos sigui més compatible amb els éssers vius.
Escollir el procés adequat: la superfície funcional necessita un tall precís CNC, mentre que la superfície estructural pot mantenir la textura impresa.
En el món de l'electrònica de consum
La suavitat de la superfície és un factor clau que afecta l'aspecte del producte i el seu bon funcionament òptica.
En un escenari típic, el mecanitzat CNC va reduir la rugositat de la superfície d'un suport de càmera de telèfon mòbil imprès en 3D-de Ra3,2 μm a Ra0,05 μm. Això va fer que la muntura reflectís més llum visible, del 85% al ​​92%, que és el que necessiten els sistemes de comunicació làser.
Escollir un procés: la superfície òptica s'ha de mecanitzar amb precisió CNC, mentre que la superfície estructural pot mantenir la textura impresa.
Indústria d'energia i motlles: la qualitat de la superfície ha d'aconseguir un equilibri entre ser resistent a la corrosió i ser fàcil de treballar.
Es va utilitzar un nucli de motlle d'injecció imprès en 3D-per a un cotxe per fer un canal de refrigeració conforme. A continuació, es va fregar amb sorra per fer la superfície menys rugosa, passant de Ra15 μ m a Ra6,3 μ m. Això va augmentar la vida útil del motlle de 100.000 a 500.000 usos.
Escollir un procés: per a superfícies que no es toquen, podeu utilitzar mètodes de baix cost-com ara el sorra. Per a superfícies que es toquen, necessiteu mecanitzat de precisió CNC.
3. Cost-efectivitat: la lògica econòmica de l'elecció d'un procés
Per decidir si s'utilitza el mecanitzat de precisió CNC, cal mirar detingudament la viabilitat tècnica, el cicle de lliurament i el cost de producció.
Avaluació de la viabilitat tècnica
Complexitat estructural: si el producte té característiques difícils de fabricar amb CNC (com ara forats creuats a l'interior o estructures de parets fines-), la impressió 3D pot ser l'única opció. Per exemple, la impressió 3D fa que la cambra de combustió completa d'un motor d'avió determinat, la qual cosa evita les dificultats de concentració d'estrès que podrien passar amb els mètodes de soldadura tradicionals.
Requisit de precisió: es necessita mecanitzat de precisió CNC si el requisit de tolerància és superior al que pot fer la impressió 3D (com ± 0,01 mm). Per exemple, un en blanc per a un engranatge d'alta-precisió es fa mitjançant la impressió 3D, i el rectificat CNC augmenta la precisió del perfil de la dent del nivell IT8 al nivell IT5.
Optimització del cicle de lliurament
Per a comandes urgents, la impressió 3D pot saltar-se el pas de desenvolupament del motlle i respondre ràpidament al "entrega d'impressió de disseny". Per exemple, una nova empresa de vehicles energètics va utilitzar la impressió 3D per fer un prototip de suport de bateria. Tot el procediment, des del disseny fins al muntatge, va durar només 48 hores.
Si la mida del lot és gran (més de 1000 peces), el mecanitzat CNC pot ser més barat per a la producció per lots. Una empresa de fabricació de peces estàndard pot utilitzar el processament per lots CNC de connexions d'aliatge d'alumini per fer un únic article un 60% més barat que la impressió 3D.
Control del cost total de lliurament
Quan utilitzeu el mecanitzat CNC, heu de pensar en despeses implícites com la programació, la subjecció i les proves de motlle. D'altra banda, la impressió 3D pot reduir el cost de les eines i el risc d'iteracions de disseny. Per exemple, la impressió 3D pot fer una part estructural complicada alhora, reduint en un 70% el temps necessari per canviar les eines i els camins de procés.
Taxa d'utilització del material: el mecanitzat CNC normalment utilitza del 50% al 70% del material, mentre que la impressió 3D pot utilitzar més del 90%. Per exemple, la impressió 3D fa un element d'aliatge de titani en particular, que costa un 40% menys que el fresat CNC.