3D-print og bearbejdning ses ofte som "konkurrenter", men de kan også være "partnere". 3D-printdele skal ofte bearbejdes for at producere højere tolerancer og en bedre overfladefinish. I mellemtiden kan dele, der engang blev fræset fra en solid metalblok, 3D-printes hurtigere og i mere komplekse former. Et voksende antal hybride produktionsmaskiner kombinerer 3D-print og CNC-maskiner i én pakke for bedre at automatisere og fremskynde delproduktionen. Så hvordan har de det? Hvad er fremtiden for hybridproduktion?
Hybridfremstillingsudstyrsproducenter siger, at hybridteknologi overvinder manglerne ved begge teknologier, hvilket giver producenterne mulighed for at producere mere nøjagtige dele af højere kvalitet hurtigere og til en lavere pris. Det er mindre spild end bearbejdning alene, mere effektivt og mere præcist end 3D-print alene, uden at det er nødvendigt at flytte dele rundt manuelt eller programmere to forskellige udstyrsdele.
△ Kombination af direkte energiafsætning og CNC fræsning
Hvad er en hybrid CNC-3D-printer?
Hybridfremstilling er en relativt ny tilgang, der kombinerer additive og subtraktive fremstillingsteknikker på en enkelt maskine. Disse maskiner bruger 3D-print til at producere næsten-net-former af metal- eller plastikdele. Delen fræses derefter til de nødvendige tolerancer af en anden enhed eller værktøjshoved i maskinen. Med hybridfremstilling kan producenter (og deres kunder) opnå de komplekse geometrier, der produceres af additiv fremstilling og overfladekvaliteten af fræsning. Ud over at bygge dele fra bunden er disse maskiner ideelle til at tilføje nye funktioner til eksisterende dele, udføre delereparationer og belægge dele før efterbearbejdning.
Hybridfremstillingsmaskiner varierer fra producent til producent, men falder generelt i to kategorier: Sekventiel hybridfremstilling og alternativ hybridfremstilling
△CNC-bearbejdning efter 3D-print for en glat overfladefinish
● Sekventielle hybridfremstillingsmaskiner fuldfører først den fulde AM-proces, som producerer 3D-printede næsten-net-formdele, før de går ind i den subtraktive proces.
● Alternative hybride fremstillingsmaskiner skifter mellem AM- og fræseenheder under hele fremstillingsprocessen. Nogle alternative hybridmaskiner kan endda AM udskrive resten, mens delen bearbejdes.
Hybridfremstilling er en levedygtig løsning til at producere prototyper og funktionelle slutbrugsdele ud over at reparere eksisterende komponenter. Hybridfremstilling er især attraktiv for mindre virksomheder, der har brug for både additiv fremstilling og bearbejdningskapacitet. Disse maskiner giver dem mulighed for at producere to (eller blandede) dele uden at skulle investere i to maskiner. Det kan også imødekomme de krævende krav fra visse industrier, såsom delekompleksitet og produktivitet i bilindustrien og rumfart.
Fordele og ulemper ved hybride fremstillingsmaskiner
Hybridfremstilling har mange fordele i forhold til rene AM eller subtraktive metoder:
●En af dens vigtigste fordele er evnen til at øge produktiviteten. Da både AM- og bearbejdningsprocesserne kører på én maskine, er der ingen grund til at skifte dele og genkalibrere udstyr. Bearbejdningsceller kan også delvist eller helt erstatte manuel AM-efterbehandling, hvilket også fremskynder produktionen.
●Hybridfremstilling kan opnå højere præcision og snævrere tolerancer end de fleste individuelle 3D-printere. Additiv fremstilling kan skabe mere komplekse geometrier og delstrukturer end bearbejdninger, såsom delintegration, interne kanaler og gitterfyldning. At producere en hel del på én maskine reducerer også muligheden for bearbejdningsfejl eller fejl.
●Hybride maskiner muliggør brugen af flere materialer i en enkelt del, hvilket resulterer i betydelige forbedringer i mekanisk ydeevne og omkostningsbesparelser. Svagere dele kan beklædes med stærkere metaller, højtydende materialer tilføjes for at forbedre delens bevægelse eller varmeoverførsel, eller materialeomkostninger kan spares ved kun at bruge dyre materialer, hvor de er nødvendige.
●Hybridfremstilling kan reducere initialinvesteringer og driftsomkostninger. Det er billigere at købe en hybridmaskine direkte end at købe en CNC-maskine og en industriel 3D-printer på samme tid. En enkelt hybridmaskine bruger mindre energi og kræver mindre gulvplads end separate AM- og CNC-enheder.
△Dele med funktioner såsom interne kølekanaler
En nylig undersøgelse viste, at hybridfremstilling eliminerer spild af subtraktive teknikker, hvilket reducerer materialeforbruget med op til 97 procent. Med DED/CNC maskiner er det også muligt kun at tilføje materiale til udvalgte steder. Disse brugere reparerer beskadigede komponenter og fremskynder produktionen ved at tilføje metal til dele, såsom dem, der bruges i marine- og olie- og gasindustrien. Samtidig kan CNC-enheden bearbejde fine interne strukturer mellem materialeaflejringskørsler.
På trods af sine enorme fordele passer hybridfremstilling ikke til alle produktionsbehov, og der er nogle ulemper:
●Selvom disse maskiner kan sænke den oprindelige investering, er de ikke billige og kan overstige et lille firmas budget.
●Betjening af en hybridmaskine kan være kompleks, hvilket kræver, at operatøren har en sofistikeret forståelse af 3D-print og CNC-bearbejdning for at bestemme den bedste metode til at fremstille en given del.