5 trendów produkcji addytywnej usprawniające produkcję i oprzyrządowanie
Produkcja addytywna usprawnia wiele aspektów produkcji obrabianych przedmiotów i narzędzi. 5 trendów pokazuje, jak może zrewolucjonizować przemysł wytwórczy.Produkcja addytywna (AM) rozwinęła się wykładniczo od swoich początków jako inteligentna technologia z ograniczonymi praktycznymi zastosowaniami na hali produkcyjnej. Obecnie istnieje prawie 10 wersji obróbki addytywnej, z których każda jest użyteczna na różne sposoby. AM może naprawiać części lotnicze, produkować zindywidualizowane implanty medyczne, tworzyć rozwiązania montażowe i robocze oraz usprawniać produkcję narzędzi, zwłaszcza w opracowywaniu niestandardowych rozwiązań. Wraz ze wzrostem możliwości i spadkiem kosztów, nawet mniejsze zakłady produkcyjne mogą znaleźć wiele sposobów na wykorzystanie druku 3D.
Wdrożenie AM w produkcji medycznej
AM rewolucjonizuje produkcję implantów i urządzeń medycznych. Niektóre mniejsze implanty, takie jak te stosowane w stomatologii, mogą funkcjonować prawidłowo jako standaryzowane formy / produkty. Większe implanty ortopedyczne, takie jak protezy biodrowe i kolanowe, działają lepiej, gdy lepiej pasują do konkretnego pacjenta. Skany przed-chirurgiczne dostarczają danych do produkcji zindywidualizowanych implantów z drukowaniem 3D. Konfigurowalny charakter drukowanych części 3D sprawia, że są one idealne do tworzenia narzędzi medycznych i chirurgicznych.
Ponadto drukowanie 3D ułatwia wytwarzanie implantów medycznych z tytanu, które ludzkie ciało łatwo łączy się z kością poprzez osseointegrację. W przeciwieństwie do stopów kobaltu-chromu, tytan nie toleruje operacji szlifowania. Ale AM umożliwia tworzenie lekkich, wytrzymałych implantów tytanowych, które pasują do anatomii pacjenta.
Implanty medyczne powinny być wolne od zanieczyszczeń, aby prawidłowo funkcjonować wewnątrz ludzkiego ciała. Drukowane części medyczne ograniczają narażenie na działanie chłodziwa i pozostałości wiórów podczas produkcji. Części wytworzone w technologii addytywnej wymagają niewielkiej obróbki, jednak wydziały produkcyjne mogą i powinny ściśle kontrolować operacje polerowania. Automatyczne polerowanie części skraca czas cyklu i koszty komponentów w porównaniu z operacjami ręcznymi, które stosują to samo wykończenie na całej części. Automatyzacja umożliwia producentom dopasowanie specyfikacji do różnych standardów wykończenia w różnych obszarach części.
Technologia addytywna w produkcji: Zalety i wady
Zakłady nie produkujące produktów medycznych, mogą początkowo szukać w technologii druku 3D możliwości wykonania systemów mocowania. Mogą wytwarzać z bardzo gęstego tworzywa sztucznego elementy do mocowania detali na współrzędnościowej maszynie pomiarowej (CMM). Takie podejście może stanowić efektywną kosztowo alternatywę dla zakupu elementów metalowych i oczekiwania na ich dostawę.
Inne zakłady integrują produkcję addytywną jako proces uzupełniający w połączeniu z obróbką ubytkową. Umożliwia to dodawanie funkcji do obrabianych detali bez wysyłania części do innych dostawców. Wydziały produkcyjne, które produkują części lotnicze, już wykorzystują technologię napawania do naprawy dużych, nieregularnie kształtowanych części o wysokiej wartości.
Wraz ze wszystkimi oczywistymi zaletami obróbka addytywna, posiada również pewne wady. Niektóre obrabiane przedmioty kosztują więcej niż po obróbce ubytkowej. Tam, gdzie cena jest głównym czynnikiem, obróbka addytywna może nie być idealnym wyborem. Chociaż z pomocą obróbki addytywnej łatwo tworzy wiele innych "niemożliwych" kształtów, niektóre operacje wymagają podpór, co sprawia, że produkcja jest bardziej złożona.
Ponieważ producenci zaczęli stosować innowacyjne sposoby wykorzystania produkcji addytywnej, jednak pięć trendów prowadzi tą technologię do nowych zastosowań i pokazuje swoje mocne strony.
Trend #1: Lepszy przepływ chłodziwa
Producenci narzędzi szukają zastosowania produkcji przyrostowej w uzyskaniu lepszych możliwości doprowadzenia chłodziwa w narzędziach.
Technika obróbki skrawaniem wytwarza ostrą krawędź, która wymusza wirowanie chłodziwa, a nie tworzenie silnego strumienia.
Dwuotworowe podejście do kanałów chłodziwa jest niepotrzebne w przypadku druku 3D metalu.
Narzędzia zbudowane w procesie produkcji addytywnej zawierają pojedynczy kanał chłodziwa, strukturze której obróbka skrawaniem nie jest w stanie wytworzyć.
Drukowane kanały skutecznie kierują chłodziwo do krawędzi skrawającej i docierają do obszarów, które w przeciwnym razie mogłyby być pozbawione przepływu.
Trend #2: Zarządzanie trudnymi kształtami części i wymagającymi materiałami
Kanały chłodziwa nie są jedynymi funkcjami narzędzi i części, które korzystają z produkcji addytywnej. Niektóre z tych funkcji są łatwiejsze do wyprodukowania dzięki drukowaniu w 3D niż poprzez obróbkę. Inne po prostu nie mogą być produkowane za pomocą obróbki ubytkowej.
Produkcja addytywna upraszcza wytwarzanie złożonych form, w tym wnęk, do których narzędzie skrawające nie może dotrzeć. Konstrukcje o strukturze plastra miodu zastępują monolityczny metal, zapewniając lekkość i wytrzymałość. Obróbka addytywna może budować struktury wsparcia dla narzędzia w tym samym procesie, który buduje samo narzędzie. Podobnie jak wiele innych elementów drukowanych w 3D, podpory te nie muszą być monolityczne, więc wymagają mniej materiału.
Trend #3: Poprawa zrównoważonego rozwoju produkcji
Obróbka addytywna pomaga również uczynić produkcję zrównoważoną. Procesy addytywne nie tworzą stosów wiórów do recyklingu, a każdy pozostały proszek metalowy można ponownie wykorzystać lub poddać recyklingowi. Narzędzia drukowane zazwyczaj ważą mniej niż ich obrabiane odpowiedniki, co pozwala zużywać mniej energii do produkcji części.
Trend #4: Ulepszanie narzędzi
Przyszłe zmiany będą jeszcze bardziej wykorzystywać możliwości CAD/CAM w produkcji addytywnej. W końcu twórcy narzędzi powinni być w stanie zaprogramować parametry części i wygenerować narzędzie do wytworzenia tych operacji. Nawet dzisiaj produkcja addytywna może pomóc producentom określić, czy mogą wyprodukować określoną część – i zdefiniować dostosowane narzędzia, których będzie wymagać ich praca. Produkcja addytywna wymaga tylko niewielkiej ilości obróbki, aby przejść z kształtu półwyrobu do gotowego detalu.
Trend #5: Tworzenie niestandardowych narzędzi w krótszym czasie
Tradycyjna produkcja niestandardowych narzędzi może wymagać do ośmiu tygodni, w tym iteracyjnego projektowania w celu optymalizacji kształtu, wytrzymałości i cech. Produkcja addytywna może skrócić ten czas do dwóch tygodni lub mniej. Na jednej płycie montażowej można drukowanie w 3D cztery pojedyncze zagnieżdżone elementy w jednym ośmiogodzinnym cyklu. W niektórych przypadkach projekty narzędzi wymagają połączenia produkcji addytywnej i spiekania – a wyniki działają tak samo dobrze, jak operacja frezowania.
Dowiedz się więcej o korzyściach i wyzwaniach związanych z produkcją addytywną na naszym najnowszym ebooku
Szczególne względy i zrównoważony rozwój
Produkcja addytywna może generować kształty bardzo zbliżone do końcowych wymiarów części. Przejścia na tych obrabianych przedmiotach wymagają precyzyjnych opraw i bardzo precyzyjnej obróbki. Dokładne sondowanie i najlepsze dopasowanie są również niezbędne do uzyskania właściwych wyników. W porównaniu do części frezowanych, elementy drukowane w 3D mają mniejszą tolerancję na niewielkie zmiany kształtu. To sprawia, że dbałość o szczegóły jest jeszcze ważniejsza w produkcji, wykańczaniu i kontroli.
Dzięki temu produkcja addytywna ma ogromna szansa dla produkcji obrabianych przedmiotów i narzędzi. Tworzy lepsze warunki przepływu chłodziwa niż obróbka skrawaniem.
Doskonale sprawdza się w tworzeniu złożonych kształtów. Produkcja addytywna obsługuje materiały o wysokiej wartości, które nie tolerują niektórych technik ubytkowych, zmniejsza objętość wióró i zwiększa zrównoważony rozwój. Te zalety zaczęły rewolucjonizować projektowanie i dostosowywanie narzędzi.
Jednak sukces w produkcji często opiera się na czymś więcej niż tylko technologii. Optymalne rozwiązania i techniki czerpią korzyści ze strategicznych partnerstw.
Dzięki głębokiemu doświadczeniu w produkcji addytywnej firma Seco zna technologię i jej wpływ oraz sposoby osiągnięcia optymalnych rezultatów. Gdy nasi klienci zmagają się z jego potencjałem, rozumiemy, w jaki sposób starają się go wdrożyć i jak sprawić, by działał dla nich. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w produkcji jesteśmy gotowi przenieść produkcję addytywną w przyszłość i pomóc w zastosowaniu jej mocnych stron.
