Революционная обработка: Влияние 3D-печати

 Профессионалы-инструментальщики считают, как влияние 3D-печати изменит механическую обработку. Они признают преимущества 3D-печати, особенно при создании прототипов, но убеждены, что аддитивное производство не заменит полностью обработку с ЧПУ, а лишь дополнит ее.

Влияние 3D-печати на обработку

Внедрение 3D-печати в производство прототипов значительно улучшило разработку продуктов. Она стала быстрее и экономичнее. Теперь эта технология рассматривается как альтернатива Обработка с ЧПУ.

Однако такой подход следует поставить под сомнение и выяснить, сможет ли 3D-печать полностью заменить машинное производство на "умной фабрике".

Экспертные заключения Искара

Ответ от экспертов компании Iscar: Несмотря на положительные перспективы влияния 3D-печати, она не сможет полностью заменить механическую обработку с ЧПУ в качестве доминирующей технологии производства металлических деталей. "Однако нет никаких сомнений в том, что аддитивное производство (AM) окажет значительное влияние на целый ряд производственных процессов, - говорит Эрих Тимонс, технический директор компании Iscar.

Характеристики 3D-печати и обработки с ЧПУ

Обе технологии создают геометрию детали, формируя материал заготовки для обработки слой за слоем. Но какой из этих процессов более эффективен? И как сочетание обоих решений повлияет на производство в будущем?

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо подробно рассмотреть основные характеристики влияния 3D-печати и обработки на станках с ЧПУ. К ним относятся материалы заготовок и их физические свойства, создаваемые формы и точность обработки.

Металлы - самые важные материалы для заготовок при обработке на станках с ЧПУ. Несмотря на значительное увеличение доли металлов, неметаллические материалы по-прежнему доминируют в 3D-печати.

В то же время, достижения в области порошковой металлургии позволили печатать детали из труднообрабатываемых материалов, таких как суперсплавы на основе никеля. Это открывает новые перспективы для аддитивного производства.

Физика также играет важную роль: металлы изотропны. Это означает, что они обладают одинаковыми физическими свойствами во всех направлениях. В отличие от этого, воздействие продуктов 3D-печати анизотропно: например, их прочность может быть выше в горизонтальном направлении, чем в вертикальном.

Структурное поведение и надежность

Структурное поведение, жесткость и надежность компонентов, изготовленных из изотропных металлов, можно точно рассчитать. Однако сделать точные прогнозы для 3D-печатных изделий сложнее.

Это одна из причин, почему внедрение AM в производство ключевых металлических элементов происходит довольно медленно: местные Услуги по механической обработке с ЧПУ является преобладающим процессом для производства критически важных компонентов.

Преимущества и недостатки обоих методов

Обработка на станках с ЧПУ в основном ограничена тем, что доступ режущего инструмента к обрабатываемой поверхности ограничен. Воздействие 3D-печати иное: она более гибкая и значительно расширяет возможности изготовления сложных форм. Снятие металла посредством механической обработки позволяет обрабатывать детали с широким диапазоном размеров.

Гибкость и сложность в 3D-печати

Влияние 3D-печати гораздо более ограничено: в принципе, крупноформатный компонент можно изготовить аддитивно. В этом случае целесообразно разделить деталь на несколько более мелких компонентов, а затем соединить их вместе.

Однако этот процесс значительно увеличивает время производства, а также ставит вопрос о необходимой прочности и жесткости.

В настоящее время 3D-принтеры достигают точности размеров в 0,25 миллиметра. Услуги по обработке на заказ с ЧПУ гораздо точнее и позволяет достичь допусков, которые по крайней мере в два-три раза жестче. Этот процесс также отличается большей повторяемостью и обеспечивает более высокое качество поверхности.

Также необходимо учитывать вопросы экономичности и экологичности. 3D-принтер стоит значительно дешевле, чем современный станок с ЧПУ. При обработке на станках с ЧПУ также образуется стружка, которую необходимо перерабатывать. С другой стороны, при 3D-печати образуется меньше отходов, материал заготовки используется эффективно, а потребление энергии ниже.

Приближение к окончательной форме

При обработке металлов аддитивное производство позволяет получать точные заготовки, очень близкие к желаемой конечной форме. Производство сложных компонентов требует обработки на ЧПУ с минимальным удалением материала, а также высокой точности и качества поверхности.

"3D-печать позволяет быстро и точно создавать прототипы, тем самым сокращая драгоценное время производства для достижения оптимального решения", - говорит Эрих Тимонс.

"Однако воздействие процессов 3D-печати не заменяет обработку на станках с ЧПУ; скорее, они дополняют процессы обработки". Станки, сочетающие в себе точную многоосевую обработку и 3D-печать, интегрированные в одну систему, уже появились на рынке.

Точность в аддитивном производстве

Использование 3D-печати для изготовления деталей оказывает влияние на фрезерные инструменты, которые формируют сложные детали и должны отвечать растущим требованиям к эффективности и точности. Чтобы достичь оптимальной скорости съема материала с небольшими припусками, на практике часто используется высокоскоростная обработка (HSM) с высокими подачами и скоростями.

Для этого требуются точные режущие инструменты, обеспечивающие надежную обработку с минимальным количеством проходов и очень хорошим качеством поверхности. В качестве примера можно привести концевые фрезы из твердого сплава (VHM), модульные инструменты со сменными режущими головками, а также точные профильные фрезы со сменными пластинами от Iscar для экономичной обработки сложных форм.

Производители режущих инструментов учитывают добавочные компоненты при составлении своего портфолио. Например, компания Iscar расширила свой ассортимент многогранных фрез из твердого сплава для высокоскоростной обработки.

Текущий ассортимент сосредоточен на концевых фрезах со специальной геометрией режущей части, используемых в 5-осевой высокоскоростной обработке сложных профилей и предлагающих правильное решение для эффективных процессов финишной обработки. Кроме того, эти геометрии режущих пластин можно найти в инструментах с односторонними сменными пластинами, которые охватывают большие номинальные диаметры фрез.

Компания Iscar интегрировала эти режущие кромки в свою модульную линейку инструментов MULTI-MASTER со сменными фрезерными головками, объединив преимущества концепций твердого сплава и сменных пластин.

Примером синергии влияния 3D-печати и обработки на станках с ЧПУ может служить производство сложных конфигураций специальных сменных вставных инструментов.

3D-печать также дает преимущества при проектировании инструмента: она оптимизирует конструкцию фрезы, особенно внутренние поверхности и каналы СОЖ для направленного охлаждения непосредственно на каждой детали. Режущая кромка.

Инженеры рассматривают 3D-печать как подходящий процесс для поиска оптимальных и устойчивых решений для специальных и вновь разрабатываемых изделий. Влияние 3D-печати на индексируемые вставки представляет собой значительный шаг вперед.

Аддитивное производство прототипов не требует дорогостоящих штампов и позволяет надежно тестировать различные варианты дизайна вставок, значительно сокращая время разработки, снижая стоимость производства и минимизируя количество отходов.

3D-печать не вытеснит полностью обработку на станках с ЧПУ из производственных цехов в будущем. Эрих Тимонс подытоживает: "Симбиоз этих двух технологий станет характерной чертой металлообработки в ближайшем будущем".