Распечатать, вырезать или использовать лучшее из обоих?

Dec 09, 2023

В последний раз компания Manufacturing Engineering подробно рассматривала плюсы и минусы сочетания аддитивной и субтрактивной обработки в июле 2017 года. Основная мотивация остается прежней: независимо от того, какой аддитивный подход вы используете, производство удовлетворительной детали почти всегда требует последующей обработки. И хотя остаются ситуации, в которых более разумно использовать отдельный фрезерный или токарный станок для постобработки, гибридный станок стоит меньше, чем несколько станков, занимает меньше места, требует меньшего программирования и сокращает объемы обработки и незавершенного труда. Кроме того, гибрид дает вам возможность проверять и обрабатывать внутренние детали по мере их сборки. Но все это мы знали три года назад. Что изменилось?

Одним из впечатляющих достижений гибридов является возможность комбинировать материалы, создавая тем самым специализированные сплавы или переходные зоны. Например, машины серии LASERTEC от DMG Mori USA, Hoffman Estates, Illinois, оснащены двойными дозаторами порошка, которые могут подавать два разных материала по всей конструкции, точно дозируя поток. Как объяснил Нильс Нимейер, менеджер по продажам и обслуживанию подразделения аддитивного производства компании, «функционально классифицированные материалы уже некоторое время обсуждаются в научных кругах, но мы коммерциализировали их. Например, вы можете использовать 100-процентную инструментальную сталь в одной области. Слой за слоем процесс переходит от одного материала к другому, пока не получится 100-процентная быстрорежущая сталь и 0 процентов инструментальной стали». В прошлом, добавил он, операторам приходилось вручную писать код УП для устройств подачи порошка, чтобы менять подачу на каждом уровне. Но DMG Mori и Siemens объединились, чтобы добавить в программное обеспечение Siemens NX функцию, которая позволяет пользователю программировать плавную кривую перехода.

Нимейер предложил еще одно преимущество возможности контролировать переход между материалами: традиционные методы наплавки детали создают источник напряжения в области между твердым и мягким материалом. «Но теперь, поскольку у нас есть возможность легко его сортировать, мы можем создать один или два слоя перехода с плавным переходом от мягкого материала к твердому материалу. Внезапно вы уменьшаете этот источник напряжения».

Он признал, что, поскольку это все еще революционная технология, варианты использования градуированных материалов (включая градацию по магнитному поведению) все еще исследуются. Одна из реальных историй успеха — производитель роликовых подшипников, который работал с DMG Mori над созданием сепараторов подшипников различной степени твердости. В частности, сепаратор имеет очень высокую жесткость и твердость вдоль линии, по которой проходит подшипник, но на боковых сторонах сливается с менее жестким и более пластичным материалом, чтобы лучше поглощать любые удары.

Как и в 2017 году, гибридные машины наиболее легко оправданы для ремонта и модификации существующих деталей. Но хотя бизнес по ремонту турбинных лопаток тогда казался самым важным рынком, Нимейер сказал, что производство пресс-форм и инструментов сейчас имеет гораздо больший потенциал. Во-первых, заметил он, геометрия лопаток турбин проще, «и существуют очень специализированные нишевые приложения для их ремонта». Инструменты и формы имеют огромные геометрические различия, и «нет специального процесса. Промышленность ремонтирует их вручную, а качество сварного шва непостоянно».

Например, компания Bodine Aluminium, Трой, Миссури, использует гибрид LASERTEC 65 3D для ремонта алюминиевых форм для литья под давлением и утроила срок службы отремонтированной матрицы по сравнению с ручным процессом, что соответствует сроку службы нового инструмента. Более того, этот ремонт выполняется быстрее, чем традиционный метод, и, как правило, получается с первого раза. Процесс ремонта алюминиевой формы, отлитой под давлением, на предприятии Friedrich Deutsch Metallwerk GmbH, Инсбрук, Австрия, включал два часа предварительного нагрева, восемь часов ручной сварки, два часа охлаждения и 30 минут фрезерования. Четыре этапа процесса растянулись на два дня. Для ремонта на LASERTEC 65 3D требуется одна установка, один час программирования и два часа лазерного напыления и механической обработки — экономия времени составляет 80 процентов.