Kan efter-bearbetning helt ersätta traditionell bearbetning?

一, teknisk gräns: "övre gränsen för förmåga" och "applikationsgap" för efter-bearbetning av maskinbearbetning
1. Skillnader i hur väl material kan användas
"Subtraktiv tillverkning", som är mer flexibel när det kommer till materialkvaliteter, är det som gör traditionell bearbetning möjlig. Till exempel, för att skära hög-hårdhetslegeringar som koboltkrommolybden, måste du använda PCD-verktyg eller ultraljuds-bearbetning. Å andra sidan, för att göra liknande material med hjälp av additiv tillverkning, måste du bli av med inre pordefekter genom het isostatisk pressning (HIP) och sedan uppfylla kraven på ytnoggrannhet genom fem- CNC-fräsning. Även om den här metoden kan göra delar med hög-prestanda, begränsar de pulvermetallurgiska egenskaperna hos additiva tillverkningsprocesser de material som kan användas. Detta gör det svårt att direkt ersätta bearbetningsförmågan hos traditionella smidesmetoder för stora metallämnen.
Den "dubbla utmaningen" att få rätt storlek och ytkvalitet
Huvudsyftet med efter-bearbetning är att åtgärda problem som är inbyggda i additiv tillverkning. Till exempel måste bladprofilens tjocklekstolerans för 3D-tryckta delar av turbinskivor för flygplansmotorer fixeras från ± 0,3 mm till ± 0,05 mm genom trådskärning och slipning. Ytråheten måste också minskas från Ra8-15 μm till Ra0.8-1.6 μm. För optiska komponenter som behöver mikrometer-precision, sådana laserreflektorer, är traditionell ultraprecisionsslipning fortfarande det bästa alternativet. Detta beror på att efterbearbetning är beroende av att flera processer samverkar, vilket gör det svårt att bli av med alla misstag som har byggts upp.
3. "effektivitetsparadoxen" med att bearbeta komplicerade strukturer
Additiv tillverkning har en "fri tillverkning"-funktion som gör det lättare att arbeta med komplicerade strukturer som ojämna ytor och inre flödeskanaler. Efter-bearbetningssteget kan dock göra denna effektivitet mindre användbar. Till exempel behövs CNC-fräsning för att ta bort stödrester från de 3D-tryckta aluminiumlegeringsdelarna i en viss typ av satellitkonsol. Detta minskar vikten med 15 %, men det tar också 30 % längre tid att bearbeta än traditionella gjut- och bearbetningsmetoder. Enhetskostnaden för traditionella stämplings- och värmebehandlingsförfaranden är fortfarande lägre än för kombinationer av additiv och efterbehandling för standardiserade delar tillverkade i stora mängder, som vevstakar för bilar.
2, kostnadsstruktur: den "ekonomiska tröskeln" för bearbetning med en efterbearbetningsmaskin
1. Kostnader för att köpa och behålla utrustning
Priset för efter-bearbetningsutrustning såsom fem-länkade CNC-verktygsmaskiner och laserpoleringsmaskiner kan vara miljontals yuan för en enhet. För att utföra sluten-kontroll behöver dessa maskiner onlinedetekteringssystem och smarta nätverkstekniker. Till exempel kostar det hundratusentals yuan att tillverka en speciell postprocessor för den tyska Hammer C20U fem-bearbetningscentret. Programmeringskostnaden för vanliga fräsmaskiner är bara 1/10 av det. Dessutom är kostnaden för additiv tillverkning av pulvermaterial (sådant titanlegeringspulver, som kostar ungefär 2000 yuan/kg) avsevärt högre än för traditionella stångmaterial. Detta gör den totala kostnaden för efterbearbetning-en ännu högre.
2. Längden på processkedjan och dolda utgifter
Efterbearbetning kräver sammanslagning av många processer, inklusive additiv tillverkning, värmebehandling och ytbehandling, vilket leder till en förlängd processkedja och ökade dolda kostnader. Till exempel, för att göra en lårbenskondyl av koboltkrommolybdenlegering för ett medicinskt implantat, behövs elektrolytisk polering för att bli av med pulvervidhäftning, och sedan behövs mikrofräsning för att fixera gängroten. Det tar mer än 8 timmar att bearbeta ett enda stycke, även om standardsmide- och CNC-svarvningsproceduren bara tar 2 timmar. Även om efter-bearbetning kan göra saker mer individualiserade, är det fortfarande svårt att matcha "engångsformningen" fördelen med traditionella metoder när man gör många saker.
3. Beroende av kompetens och arbetskostnad
Operatörer måste vara mer skickliga för att göra efter-bearbetning. Till exempel behöver du veta hur du konverterar mellan arbetsstyckets koordinatsystem och maskinens koordinatsystem i fem- CNC-programmering. Å andra sidan är träningstiden för traditionella svarv- och fräsbearbetningskunskaper mycket snabb. Att fixa defekter i additiv tillverkning (såsom fyllning av porer) kräver också en blandning av borrning, svetsning och bearbetning, vilket gör processarbetarnas kompetens mycket högre och kostar mer för arbete.
3, Industriell ekologi: den unika och kooperativa utvecklingen av konventionell bearbetning
1. Funktionen av "ballaststenar" i grundläggande industrier
Basindustrier som bilar och el använder fortfarande traditionell förädling mest. Till exempel kan metoden att gjuta och bearbeta cylinderblock för bilmotorer producera miljontals av dem varje år. Å andra sidan är additiv tillverkning svår att komma in i den vanliga leveranskedjan eftersom den inte är särskilt effektiv. Dessutom kan reglering av flödet av metalllinjer under klassisk smide avsevärt öka utmattningshållfastheten hos delar. Detta är fortfarande nödvändigt för att göra de primära lastbärande strukturella komponenterna i flygplan.
2. Placera "nischmarknaden" för efter-bearbetning på rätt plats
Den största fördelen med efter-bearbetning är att den uppfyller behoven av "hög komplexitet, låg batchstorlek och hög precision." Till exempel, inom flyg- och rymdindustrin, behöver elektrokemisk polering (ECP) användas för att ta bort den interna flödeskanalen i 3D-utskrivna bränslemunstycken. Detta görs för att sänka grader och flödesmotstånd, vilket är svårt att göra med traditionell bearbetning för sådana mikrokanalarkitekturer. Inom medicinen används mikrofräsning för att ändra de gängade rötterna på skräddarsydda implantat så att de passar patientens benvävnad. Detta är något som standardmetoder inte kan göra.
3. Mönstret av "samverkande evolution" i hur teknik integreras
Den sammansatta processen "tillsats+subtraktiv" kommer att vara huvudfokus för rivaliteten inom tillverkningsindustrin i framtiden. Till exempel har Siemens NX-programvaran gjort det möjligt för additiv tillverkningsvägar och fem-CNC-bearbetning att arbeta tillsammans för att optimera varandra. Den gör detta genom att använda digital tvillingteknik för att förutsäga deformation och automatiskt skapa kompensationsprogram för att hålla bearbetningsnoggrannheten under ± 0,01 mm. Dessutom kan en kombination av värmebehandlingssystem med digitala plattformar som Simplified Cloud Zero Code System göra produktionskontrollslingor, vilket gör kostnadsskillnaden mellan efter-bearbetning och traditionella metoder ännu mindre.