3D-printning och bearbetning ses ofta som "konkurrenter", men de kan också vara "partners". 3D-utskriftsdelar behöver ofta bearbetas för att ge högre toleranser och en bättre ytfinish. Samtidigt kan delar som en gång frästs från ett massivt metallblock 3D-utskrivas snabbare och i mer komplexa former. Ett växande antal hybridtillverkningsmaskiner kombinerar 3D-utskrift och CNC-maskiner i ett paket för att bättre automatisera och påskynda delproduktionen. Så hur mår de? Hur ser framtiden ut för hybridtillverkning?
Tillverkare av hybridtillverkningsutrustning säger att hybridteknik övervinner bristerna med båda teknikerna, vilket gör det möjligt för tillverkare att producera mer exakta delar av högre kvalitet snabbare och till en lägre kostnad. Det är mindre slöseri än att bearbeta ensam, effektivare och mer exakt än 3D-utskrift ensam, utan att behöva flytta runt delar manuellt eller programmera två olika utrustningsdelar.
△ Kombination av direkt energideponering och CNC-fräsning
Vad är en hybrid CNC-3D-skrivare?
Hybridtillverkning är ett relativt nytt tillvägagångssätt som kombinerar additiv och subtraktiv tillverkningsteknik på en enda maskin. Dessa maskiner använder 3D-utskrift för att producera nästan nätformer av metall- eller plastdelar. Delen fräses sedan till erforderliga toleranser av en annan enhet eller verktygshuvud i maskinen. Med hybridtillverkning kan tillverkare (och deras kunder) få de komplexa geometrier som produceras av additiv tillverkning och ytkvaliteten på fräsning. Förutom att bygga delar från grunden är dessa maskiner idealiska för att lägga till nya funktioner till befintliga delar, utföra delreparationer och belägga delar före efterbearbetning.
Hybridtillverkningsmaskiner varierar beroende på tillverkare, men delas vanligtvis in i två kategorier: Sekventiell hybridtillverkning och alternativ hybridtillverkning
△CNC-bearbetning efter 3D-utskrift för en jämn ytfinish
● Sekventiella hybridtillverkningsmaskiner slutför först hela AM-processen, som producerar 3D-utskrivna delar i nästan nätform innan de går in i den subtraktiva processen.
● Alternativa hybridtillverkningsmaskiner växlar mellan AM och fräsenheter under hela tillverkningsprocessen. Vissa alternativa hybridmaskiner kan till och med AM skriva ut resten medan de bearbetar delen.
Hybridtillverkning är en gångbar lösning för att producera prototyper och funktionella slutanvändningsdelar förutom att reparera befintliga komponenter. Hybridtillverkning är särskilt attraktiv för mindre företag som behöver både additiv tillverkning och bearbetningskapacitet. Dessa maskiner tillåter dem att producera två (eller blandade) delar utan att behöva investera i två maskiner. Det kan också möta de krävande kraven från vissa industrier, såsom delars komplexitet och produktivitet inom fordons- och flygindustrin.
För- och nackdelar med hybridtillverkningsmaskiner
Hybridtillverkning har många fördelar jämfört med rena AM eller subtraktiva metoder:
●En av dess viktigaste fördelar är förmågan att öka produktiviteten. Eftersom både AM- och bearbetningsprocesserna körs på en maskin, finns det inget behov av att byta delar och omkalibrera utrustning. Bearbetningsceller kan också delvis eller helt ersätta manuell AM-efterbearbetning, vilket också påskyndar produktionen.
●Hybridtillverkning kan uppnå högre precision och snävare toleranser än de flesta enskilda 3D-skrivare. Additiv tillverkning kan skapa mer komplexa geometrier och delstrukturer än bearbetningar, såsom delintegration, interna kanaler och gallerfyllning. Att producera en hel del på en maskin minskar också risken för bearbetningsfel eller fel.
●Hybridmaskiner möjliggör användning av flera material i en enda del, vilket resulterar i betydande förbättringar av mekanisk prestanda och kostnadsbesparingar. Svaga delar kan kläs med starkare metaller, högpresterande material läggas till för att förbättra delens rörelse eller värmeöverföring, eller materialkostnader kan sparas genom att använda dyra material endast där de behövs.
●Hybridtillverkning kan minska initiala investeringar och driftskostnader. Det är billigare att köpa en hybridmaskin direkt än att köpa en CNC-maskin och en industriell 3D-skrivare samtidigt. En enda hybridmaskin förbrukar mindre energi och kräver mindre golvyta än separata AM- och CNC-enheter.
△Delar med funktioner som interna kylkanaler
En nyligen genomförd studie fann att hybridtillverkning eliminerar slöseri med subtraktiva tekniker, vilket minskar materialförbrukningen med upp till 97 procent. Med DED/CNC-maskiner är det också möjligt att lägga till material endast på utvalda platser. Dessa användare reparerar skadade komponenter och påskyndar produktionen genom att lägga till metall till delar, till exempel de som används inom marin- och olje- och gasindustrin. Samtidigt kan CNC-enheten bearbeta fina interna strukturer mellan materialavsättningskörningar.
Trots dess enorma fördelar passar hybridtillverkning inte alla tillverkningsbehov och det finns några nackdelar:
●Även om dessa maskiner kan sänka den initiala investeringen, är de inte billiga och kan överskrida budgeten för ett litet företag.
●Att använda en hybridmaskin kan vara komplex, vilket kräver att operatören har en sofistikerad förståelse för 3D-utskrift och CNC-bearbetning för att bestämma den bästa metoden för att tillverka en given del.