Bagaimana cara menggabungkan pencetakan 3D logam dan permesinan CNC dengan cara yang paling masuk akal?

一, Komplementaritas teknologi: perubahan logis dari "oposisi" menjadi "simbiosis"
Pencetakan 3D logam (menggunakan teknologi SLM/DMLS sebagai contoh) menggunakan laser untuk melelehkan bubuk logam lapis demi lapis, sehingga memungkinkan untuk membangun struktur interior yang rumit sekaligus. Manfaat utamanya adalah:
Terobosan dalam derajat kebebasan struktural: mampu membuat struktur kisi, saluran pendingin konformal, permukaan tidak rata, dan hal-hal lain yang tidak dapat dilakukan oleh mesin CNC pada umumnya. Misalnya, badan katup hidrolik tertentu mendapatkan sirkuit oli yang terhuyung-huyung melalui pencetakan 3D, yang membuat saluran aliran 300% lebih rumit. Pemesinan CNC memerlukan banyak klem dan sulit untuk memastikannya tersegel.
Manufaktur aditif tidak menyia-nyiakan material apa pun, dan tingkat pemanfaatan material bisa di atas 90%, yang jauh lebih besar daripada tingkat 50% hingga 70% untuk pemesinan CNC.
Kapasitas untuk melakukan iterasi dengan cepat: Setelah model digital diubah, dapat langsung dicetak tanpa harus dicetak ulang. Hal ini telah memangkas waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan produk baru dari hitungan bulan menjadi hitungan hari.
Namun akurasi awal (± 0,04 mm) dan kekasaran permukaan (Ra12,5 μm) pencetakan 3D mempersulit pemenuhan kebutuhan perakitan-presisi tinggi. Di sinilah pemesinan CNC menjadi sangat penting:
Koreksi ukuran: Untuk mengimbangi deformasi penyusutan selama pencetakan, Anda harus menggiling permukaan pemandu alat mesin hingga akurasi ± 0,02 mm.
Penyelesaian permukaan: Penggilingan presisi meningkatkan kekasaran permukaan dari Ra12,5 μm dalam kondisi as-cor menjadi Ra1,6 μm, dan pemolesan cermin bahkan dapat menaikkannya hingga Ra0,2 μm.
Fitur utama pemesinan: CNC sangat hebat dalam melakukan semua jenis pemesinan lokal, seperti membuat permukaan akhir dengan presisi tinggi dan lubang berulir dengan presisi tinggi.
2, Kasus penggunaan yang umum adalah ketika Anda harus memenuhi persyaratan struktur dan presisi yang rumit.
1. Dalam bisnis dirgantara perlu adanya keseimbangan antara bobot yang ringan dan kemampuan membawa beban yang banyak.
Salah satu bisnis dirgantara menggunakan metode "pencetakan 3D+CNC" untuk membuat ruang bakar mesin:
Proses pencetakan 3D: Mencetak bentuk rumit dengan saluran pendingin konformal dari Inconel 718, paduan suhu tinggi-berbasis nikel. Hal ini membuat strukturnya 35% lebih ringan dan mampu menangani suhu hingga 1200 derajat.
Proses CNC: Pemesinan yang sangat-presisi pada permukaan penyegelan hingga kerataan 0,01 mm untuk memastikannya bekerja dengan baik dalam-situasi tekanan tinggi.
Verifikasi efek: Siklus produksi 60% lebih pendek dibandingkan dengan metode pengecoran dan pengelasan standar, dan umur kelelahan dua kali lebih lama.
2. Implan medis: perpaduan antara personalisasi dan biokompatibilitas
Bagaimana implan ortopedi paduan titanium dibuat:
Pencetakan 3D: Menggunakan data CT dari pasien, cetak batang femoralis berpori dengan porositas 60% hingga 80% dan ukuran pori 200 hingga 500 μm. Ini akan meniru bentuk trabekula tulang alami.
Pemesinan CNC: penggilingan presisi pada permukaan perkawinan berbentuk kerucut yang menyentuh rongga sumsum tulang untuk memastikannya memenuhi toleransi tingkat H7 dan mencapai fiksasi biologis.
Perawatan permukaan: Sandblasting dan anodisasi membuat permukaan menjadi lebih kasar, sehingga membantu sel-sel tulang menempel padanya.
3. Cetakan industri: keseimbangan yang baik antara saluran aliran yang rumit dan pendinginan yang baik
Perusahaan cetakan tertentu menggunakan solusi manufaktur campuran:
Pencetakan 3D membuat inti cetakan dengan tiga lapisan saluran pendingin internal sekaligus. Hal ini membuat pendinginan 30% lebih efektif dan memperbaiki masalah kebocoran yang terjadi pada penyambungan blok standar.
Pemesinan CNC: poles permukaan perpisahan hingga Ra0,4 μm agar lebih mudah menghilangkan bagian plastik.
Perbandingan biaya: Biaya per potong telah turun sebesar 42%, dan tidak perlu khawatir tentang sisa cetakan akibat distorsi pengelasan.
3, Jalur integrasi proses: meningkatkan keseluruhan proses mulai dari desain hingga-pemrosesan
1. Tahap desain: Optimalkan topologi tergantung pada batasan proses pembuatan.
DFAM (Desain untuk Manufaktur Aditif): Menggunakan metode pembuatan struktur kisi untuk memotong setengah berat sekaligus menjaga kekuatan.
Tunjangan pemesinan yang dicadangkan: Sisihkan 0,3–0,5 mm untuk elemen yang memerlukan finishing CNC, seperti permukaan perakitan dan penempatan lubang. Ini akan mencegah pola lapisan pencetakan mempengaruhi keakuratan.
Optimalisasi struktur pendukung: Gunakan analisis simulasi untuk mengurangi jumlah dukungan sambil memastikan bahwa peralatan CNC masih mudah dijangkau. Misalnya, dukungan untuk braket penerbangan tertentu ditempatkan pada-permukaan yang tidak dikerjakan, sehingga menghemat waktu pemesinan CNC sebesar 30%.
2. Tahap pencetakan: Bekerja sama untuk mengatur pengaturan dan melakukan pasca-pemrosesan
Choose spherical powder (flowability>30s/50g) untuk membuat bubuk terdistribusi lebih merata dan menurunkan porositas hingga kurang dari 0,5%.
Teknik perlakuan panas meliputi stress relief annealing pada suhu 650 derajat selama 2 jam dan hot isostatic press (HIP) untuk menaikkan densitas hingga di atas 99,9%.
Kontrol arah: Gunakan perangkat lunak Magics untuk menemukan sudut terbaik dalam menempatkan elemen guna mengurangi jumlah dukungan yang diperlukan untuk konstruksi gantung.
3. Tahap pemesinan CNC: hubungan lima-sumbu dan kompensasi cerdas
Pusat pemesinan lima-sumbu: Sistem Siemens 840D digunakan untuk menjepit dan mengerjakan permukaan kompleks sekaligus, sehingga mencegah kesalahan dalam penentuan posisi.
Teknologi kembar digital: menggunakan simulasi Vericut untuk memprediksi bagaimana pemesinan akan berubah dan membuat penyesuaian pada model sebelumnya. Misalnya, simulasi meningkatkan akurasi kontur sudu turbin tertentu dari ± 0,05 mm menjadi ± 0,02 mm.
Pada inspeksi mesin: Menggunakan probe Renishaw untuk mengawasi dimensi pemesinan secara real-time dan memperbaiki kesalahan yang terjadi karena keausan pahat.
4. Tahap perawatan permukaan: menggabungkan fungsionalisasi dan ornamen
Perawatan sandblasting: Gunakan manik-manik kaca 120 mesh untuk membuat kekasaran permukaan Ra3,2 μm untuk membantu lapisan menempel lebih baik.
Oksidasi busur mikro: Buat lapisan keramik setebal 10 μm pada permukaan paduan titanium. Film ini memiliki kekerasan 1000HV dan lima kali lebih tahan aus.
Pelapisan PVD: Penggunaan lapisan TiN membuat permukaan menjadi lebih keras (2200HV) dan memberikan tampilan keemasan.