ייצור תוסף (AM) הוא טכנולוגיה לייצור מוצרים מותאמים אישית כמעט מכל חומר. בשל גמישות עיצובית, ניתן לייצר חלקי מתכת מודפסים בתלת מימד עבור מגוון יישומים, החל מתעופה וחלל ועד רפואי.

עם זאת, לעיצוב הייחודי של AM יש מכשולים.

חלקי מתכת שהודפסו לאחרונה דורשים שלבי עיבוד נוספים כדי להסיר תומכים מבניים. גימור המשטח המחוספס ודיוק המימדים הלא אמין עשויים שלא לעמוד בסטנדרטים של חלקים דיוקניים (כגון משטחים מתאימים וחורים משורשרים). מכיוון שייצור תוסף אינו דורש מורכבות, וחלקים אינם חייבים להתאים לצורות אורתוגונליות קונבנציונליות, לחלקים מותאמים אישית עשויים להיות גם צורות שהופכות את ההידוק של חלקי העבודה למאתגרים במיוחד.

מדוע להשתמש במתכת לייצור תוסף?

AM הוא תהליך אידיאלי למתכות מכיוון שהוא אינו מצריך כלים מסורתיים לייצור חלקי מתכת, מבלי להתחשב באילוצים גיאומטריים רבים, ומאפשר למזג חלקים כדי להשיג עיצוב יעיל יותר. זה הופך מגוון של סגסוגות מתכת לחומרים אידיאליים ליישומים תעופה וחלל, רכב ורפואה, ומגביר את הפרודוקטיביות של הזרקה, ומרחיב את האפשרויות של תעשיות יצירתיות כמו בנייה.

מתכות המתאימות במיוחד לריתוך ויציקה אידיאליות להדפסת תלת מימד. לעומת זאת, מתכות שקשה לחתוך או יקרות לעיבוד הן גם אידיאליות לייצור תוסף. כמה מתכות נפוצות המתאימות להדפסת תלת מימד כוללות טיטניום, אלומיניום, נירוסטה ופלדת כלי עבודה, אינקונל, נחושת וטונגסטן.

טיטניום פופולרי ביישומים תעופה וחלל רפואיים בשל משקלו הקל. באמצעות מבנה הסריג הפנימי, ניתן לעצב את השתל כך שיתאים לצמיחת עצם. מצד שני, ניתן להשתמש בפלדה להדפסת חלקים מוצקים שיכולים לעמוד בסביבות קיצוניות (כגון בעירה או לחץ אחיזה גבוה). ניתן להדפיס מתכות אלו ואחרות מאבקה או חוט מותך.

ניתן להשתמש בטכניקות שונות לביצוע Metal AM, לרבות סינטר לייזר סלקטיבי (SLS) עבור מיטות אבקה, שקיעת מתכת בלייזר (LMD) עבור אבקות או חוטים, והשקעת אנרגיה מכוונת (WDED).

SLS צברה פופולריות על ידי שימוש בטכנולוגיית "ערימה" לייצור חלקים קטנים יותר עם עיצובים מורכבים יותר, המשתמשת בלייזר CO2 כדי להמיס אבקת מתכת על מגש יורד בסביבת גז אינרטי אטום לאורך ציר X ו-Y. כאשר מורידים את המזרן לפני המעבר הבא של הלייזר, הגלילים שומרים עליו שטוח.

WDED משתמש בלייזר כדי להמיס את חוט הריתוך המוזרק דרך זרבובית, בדרך כלל במתחם גז אטום. בהשוואה ל-SLS, שיטה זו יכולה להשיג קצב שיקוע גבוה יותר, אך הרזולוציה נמוכה יותר. WDED פופולרי ביישומים הדורשים חלקים פשוטים יותר וביישומים שבהם טכניקות ייצור קונבנציונליות איטיות או יקרות, כגון בתחומי התעופה והרכב.

באמצעות טכנולוגיה זו, AM יכול לחסוך הרבה עלויות וזמן עבור חלקים קשים לייצור, תוך יכולת לייצר חלקים מורכבים יותר באצוות קטנות יותר.

הדפסת תלת מימד מתכת דורשת בדרך כלל שלבי עיבוד נוספים

הדפסת 3D חלקי מתכת היא בדרך כלל לא פתרון עבור יצרנים המחפשים ייצור המוני של חלקים. AM אידיאלי לייצור אצווה קטנה, המדגישה התאמה אישית של כמות ועיצוב ייחודי. למרבה הצער, אפילו רמה גבוהה של גמישות עיצובית יכולה לגרום לבעיות משלה.

חלקי המתכת המודפסים לא ייחשפו מפני השטח של המכונה והם עשויים בדרך כלל בצורה ייחודית, ולכן יש צורך במבנים תומכים שיעזרו לשמור על החלקים זקופים ויציבים במהלך תהליך ההדפסה. כתוצאה מכך, על מנת להסיר את מבנה התמיכה ולבצע הליך ליטוש פני השטח, נדרשים שלבי עיבוד נוספים.

מנהל עסק ייצור התוספים הקנדי של רנישו, מארק קירבי, אמר כי הסרת מסגרת התמיכה עשויה לדרוש תהליכים ידניים כגון מסורי פס, וחלקים מסוימים עשויים לדרוש פירוק בור, במיוחד עבור יישומים שאינם דורשים עיבוד שבבי.

"האירוניה היא שהדבר היחיד שאנחנו לא מכינים הוא ללטש חלקים רפואיים מסוימים, כמו לוחות גולגולת." אמר קירבי. "נעשה הרבה עבודה ידנית כדי להחליק את זה".

אם יש חורים בחלק, לרוב עדיף לקדוח חורים לאחר מכן במקום לנקב חורים כדי למנוע משטחים מחוספסים להופיע ברווחים השליליים הללו, ומשטחים מחוספסים אלו מופיעים לרוב בזמן מדידה לא נכונה.

למרות שקירבי ממליצה להדפיס עם תכונות חור לא קריטיות מסוימות עם נקודות נאמנות טובות, כל חור גדול יותר או מדויק במיוחד עשוי להיות בעל ערך רב יותר מערכו.

קירבי הסביר שאם חור ההדפסה אינו במצב הנכון, הוא עשוי לדרוש תיקון ידני שלוקח זמן רב. "ייתכן שאצטרך לבצע אינטרפולציה ספירלית, ואז למקם אותו במרכז היכן שצריך למקם אותו, וכן הלאה. אם אני רק קודח חורים, הוא צריך להיות במיקום הנכון".

בנוסף, החורים המודפסים עשויים להיות מונחים בצורה לא נוחה על החלק, וקשה להגיע לכלי המכונה במהלך תהליך הגימור.

חלקים בעלי צורות לא שגרתיות יכולים להביא אתגרים אחרים בעת עיבוד. בתהליך הגימור, ייתכן שיהיה צורך לתקן את החלקים בזוויות שונות, מה שמחייב את היצרן להבין היטב היכן חומר העבודה ישויך לכלי החיתוך וכיצד להתממשק עם שולחן העבודה של מרכז העיבוד.

מתקנים ומחיצות הם בדרך כלל פתרון המתקן המועדף, אך בחירה זו אינה יעילה עבור חלקים מודפסים בתלת מימד בעלי גיאומטריות מורכבות.

לחלקים מורכבים ועדינים יותר, לסתות רכות הן פתרון טוב מכיוון שהמתאר שלהן יכול להתאים לחלק בצורה מדויקת יותר. ניתן להדפיס את הלסתות הרכות הללו בעצמן בתלת מימד. קירבי מצאה את הפתרונות הללו יעילים, אך חלקים מודפסים קטנים יותר (כגון חלקים רפואיים) בדרך כלל אינם מתוכננים לעמוד בסובלנות העומס של עיבוד שבבי.

יש לזכור מגבלות אלו כאשר בוחנים טכנולוגיית עיבוד ופתרונות מתקנים מתאימים.

בהתאם לתהליך ההוספה, ייתכן שיהיה צורך תחילה לחתוך את חלק התלת-ממד המתכתי המודפס במלואו מהבסיס או מהמישור האחורי שלו. חומרים מסוימים קשים מאוד ושוחקים, מה שהופך את פעולת המסור הידנית למסוכנת, בזבזנית ויקרה. במקרה זה, חוט EDM או EDM הם בחירה טובה.

בריאן פלגר, מנהל קו מוצרי ה-EDM של Makino, אמר כי ניתן להשתמש ב-EDM כפעולת מעבר יחיד של חלקים, עם יכולת חזרה ודיוק גבוהים במיוחד, וניתן להשתמש בו להסרת חלקים וגימור משטח. בהשוואה לתפעול מסור פס ידני, אפשרויות כגון Wire EDM יכולות להפחית מאוד את הפסולת, והאפשרות להזיק לרכיבים קטנה בהרבה.

"באמצעות Wire EDM, אתה יכול לשמור על העקביות הסופית של החלק בטווח של כעשרה מיקרון לטחינה סופית, כרסום או עיבוד חלק," אמר פלגר. "כאשר חלקים נחתכים, הם יהיו עקביים יותר ותוכלו לחסל גרוטאות."

בהשוואה לאפשרויות עיבוד עיבוד וגימור משטחים מסורתיים, EDM הוא פתרון מצוין. זה יכול לייצר חורים אלכסוניים, תכונות צדודיות ולסיים את פני השטח של חלקים בעוביים משתנים.

"לכל מכונת Wire EDM יש מה שנקרא בקרת כוח אדפטיבית", הסביר פלגר. בשל השינוי הדינמי של עובי החומר, עובי משתנה הוא מייגע מאוד. מחולל המכונה חייב להיות מסוגל לראות, לתפוס ולהגיב אליו. אחרת, זה יוביל לניתוק. "

לרוב, חומרים גרגירים (כגון אבקה) יסוננו החוצה, אך שקיות אבקה גדולות יותר יהרסו את המערכת, מעבר לטווח שבקרת ההספק האדפטיבית יכולה לפצות, ויגרמו לשבירת חוט, מה שיפחית את מהירות הפעולה של המכונה ואת תהליך הנזק. חללים אלה מוערמים בחללים חלולים המעוצבים כחלקים תלת מימדיים.

כאשר פיית השטיפה חוצה את החלל הזה, זרימת הנוזל מאבדת לחץ, היעילות מופחתת, הלחץ יורד ונוצר מערבולות. חלקיקים צפים עלולים לפגוע בחוט ה-EDM. חוטים בקוטר גדול יותר או שימוש בסוגים שונים של חוטים יכולים לעמוד לאורך זמן רב יותר, אך מכונות EDM רבות של חוטים יכולות גם להשחיל מחדש באופן אוטומטי.

Sinker EDM היא אפשרות נוספת, המתמחה בתכונות קטנות יותר הדורשות דיוק גבוה יותר וגימור משטח טוב יותר. Sinker EDM אידיאלי לייצור רדיוסים פינתיים פנימיים חדים או חורים עיוורים שקשה לעבד אותם.

מנהל המוצר במקום העבודה של ביג קייזר, ג'ון זאיה, הסביר שאם Wire או Sinker EDM לא נראה פתרון אידיאלי, כלי מכונות היברידיים כוללים גם תוספים וגם יכולות עיבוד.

"באופן תיאורטי, מה שאתה יכול לעשות זה להדפיס את החלקים בתלת-ממד על צלחת, ואז להרכיב אותם לחלקים מודפסים בתלת-ממד, ואז המכונה תיכנס או תיכנס למצב העיבוד. ואז כלי החיתוך בפועל, כלי חיתוך חיסוריים, יהיו בשימוש, ועיבוד סופי של חומר העבודה."

במכונה היברידית, החלקים מוחזקים בחוזקה באותו מתקן במהלך שתי הפעולות, ובכך מונעים את הטרחה של מיקום חלקים לעיבוד מדויק.

פתרונות מתקן לייצור תוספי מתכת

זאיה מאמינה שניהול העבודה הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר בתהליך הייצור התוסף ויש לקחת בחשבון בכל שלב בתהליך הייצור. כדי להבטיח שהחלק ניתן לייצור, יש לכלול שיקולים של גודל, צורה וחומר, שכן הם קשורים לפתרון המתקן של כל מכונה שהחלק ישתמש בה.

זאיה אמר: "באמצעות ייעוץ מקדים עם מהנדסי ייצור, תוכל להימנע מבעיות רבות שעלולות להתרחש בקו הייצור".

זאיה המשיכה ואמרה כי בתכנון מראש ניתן לקבוע אם למשטח חלקים על גבי צלחת קבועה או לשקול גיאומטריות התקנה מיוחדות בעיצוב חומר העבודה, כך שניתן יהיה לחבר את ידיות ההידוק לאחר הסרת החלקים. מהמדפסת. לחלק.

מייקל אמר שאחת הדרכים לטפל בחלקי מתכת מודפסים בתלת-ממד היא להשתמש בכלי מכונה בעל 3 צירים ולהדק לפחות 5/1 אינץ' של חומר, או להשתמש בזנב דוב, או למקם כמה סיכות מיקום ישירות על חומר העבודה. "בעיקרון, אתה יכול לסיים לעבד את כל המכונה בבת אחת, ואז להפוך אותה ולנקות את הצד השני."

במצבים שבהם לא ניתן להשתמש בפתרונות צופים פני עתיד כאלה (למשל בשל גיאומטריות מורכבות מאוד או עיצובים רגישים), לסתות רכות הן המפתח. עם זאת, שיטה זו דורשת תשומת לב לקו המתאר של החלק ולרדיוס של הלסת הרכה.

Gance ממליץ שרדיוס הלסת הרכה יהיה מעט קטן יותר מרדיוס החלק כדי להבטיח את האחיזה הנכונה ולהדק אותו בשתי נקודות. זאיה הוסיפה כי הדבר מצריך הבנה כיצד פועלת הדפסת תלת מימד.

זאיה אמרה: "כאשר אתה מכניס את חומר העבודה ללסתות הרכות וגימור פני השטח של חומר העבודה הוא מחוספס מאוד, הוא ימוקם ב'נקודה הגבוהה' של התכונה." "ייתכן שלא תקבל חיבור מלא, ותירשום רק בחלק מהאזורים האלה."

בעת תכנון מראש של תכונת ההחזקה, עיצוב החלק יכול להפוך את ההחזקה לפשוטה ואמינה יותר. זאיה הסבירה כי ניתן להדפיס מראש את חורי המיקום ותכונות ההידוק לתוך חלקי עבודה או יציקות, בעוד לוחות דחיסה או אזורים שקועים עבור מתקנים או ברגים ניתן להדפיס לחלקים גדולים יותר. "תכננו מראש את העיצוב של חומר העבודה כך שיכלול את מיקום ההידוק או את מיקום הכלי, מה שמועיל מאוד להכנה לפעולות הבאות."

במקרה הגרוע, החלקים שבירים ושבירים במיוחד, ואין מלחציים או מהדק להשלמת העבודה בבטחה. בנוסף, הצוות היצירתי יכול להציע פתרונות ייחודיים במיוחד עבור חלקי עבודה דקים או קטנים עם דבקים.

רנישו ואוניברסיטת ווטרלו שיתפו פעולה לאחרונה כדי לתכנן מכשיר ליישור מפרק הירך האנושי במהלך הניתוח. בשל העיצוב הייחודי והעיצוב הגנרטיבי של החלק, הצוות כינה את החלק "קוברה". על החלק, יש צורך בעיבוד של ארבעה פינים על מנת להתקין את הרפלקטור עבור ההליך הרפואי. חשוב לא לעוות את החלקים במהלך העיבוד.

על מנת לקבע את החלק על הצלחת התחתונה שלו, סדרת רפידות הודפסו בתלת מימד והוברגו ללוח. מרחו דבק מיוחד על לוח הגיבוי כדי לקבע את החלקים במקומם.

קירבי הסביר: "הדבק מופעל על ידי אור אולטרה סגול כדי לשמור על החלקים במצב לא מעוות." "כששמתי את החלקים בערימת דבק והתרפאתי, כנראה ידעתי את מיקומם של החלקים, בטווח של 1 מ"מ. לאחר מכן, יש להשתמש בבדיקה המתאימה ביותר."

בחשיפה לאור אולטרה סגול, ניתן לרפא את הדבק תוך 90 שניות בלבד, ולמעשה להדביק את חלק הטיטניום למקומו.

עבור יצרנים המעוניינים לפתור את האתגרים הייחודיים בתכנון וייצור חלקים, ייצור תוסף מתכת הוא כלי בארגז הכלים, אך יש צורך למצוא דרך מתאימה לתיקון חלקים אלו לגימור סופי ולאחר עיבוד.

קישור למאמר זה: ייצור תוסף יכול להתאים חלקים שונים לתעופה ולרפואה

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

מתכת, בריליום, פלדת פחמן, מגנזיום, הדפסת 3D, דיוק עיבוד CNC שירותים לציוד כבד, בנייה, חקלאות ותעשיות הידראוליות. מתאים לפלסטיק ונדיר עיבוד סגסוגות. זה יכול להפוך חלקים בקוטר של עד 15.7 אינץ'. תהליכים כוללים עיבוד שבבי שוויצרי,שפשוף, חריטה, כרסום, משעמם והשחלה. הוא מספק גם ליטוש מתכת, צביעה, שחיקה משטח ו פיר שירותי יישור. טווח הייצור הוא עד 50,000 חתיכות. מתאים לבורג, צימוד, מֵסַב, משאבה, ציודבית קופסה, מייבש תוף והזנה סיבובית שסתום applications.PTJ תתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, ברוכים הבאים ליצור איתנו קשר ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.