3D printen en verspanen worden vaak gezien als "concurrenten", maar ze kunnen ook "partners" zijn. 3D-printonderdelen moeten vaak worden bewerkt om hogere toleranties en een betere oppervlakteafwerking te produceren. Ondertussen kunnen onderdelen die ooit uit een massief blok metaal zijn gefreesd, sneller en in complexere vormen 3D-geprint worden. Een groeiend aantal hybride productiemachines combineert 3D-printen en CNC-machines in één pakket om de productie van onderdelen beter te automatiseren en te versnellen. Dus, hoe gaat het met hen? Wat is de toekomst van hybride productie?
Fabrikanten van hybride productieapparatuur zeggen dat hybride technologie de tekortkomingen van beide technologieën overwint, waardoor fabrikanten sneller en tegen lagere kosten nauwkeurigere onderdelen van hogere kwaliteit kunnen produceren. Het is minder verspillend dan alleen machinaal bewerken, efficiënter en nauwkeuriger dan alleen 3D-printen, zonder dat onderdelen handmatig moeten worden verplaatst of twee verschillende apparaten moeten worden geprogrammeerd.
△ Combinatie van directe energiedepositie en CNC-frezen
Wat is een hybride CNC-3D-printer?
Hybride productie is een relatief nieuwe benadering die additieve en subtractieve productietechnieken op één enkele machine combineert. Deze machines maken gebruik van 3D-printen om bijna-netvormen van metalen of plastic onderdelen te produceren. Het onderdeel wordt vervolgens met de vereiste toleranties gefreesd door een andere eenheid of gereedschapskop in de machine. Met hybride productie kunnen fabrikanten (en hun klanten) de complexe geometrieën verkrijgen die worden geproduceerd door additive manufacturing en de oppervlaktekwaliteit van frezen. Naast het vanaf nul bouwen van onderdelen, zijn deze machines ideaal voor het toevoegen van nieuwe functies aan bestaande onderdelen, het uitvoeren van reparaties aan onderdelen en het coaten van onderdelen voorafgaand aan bewerkingen na bewerking.
Hybride productiemachines verschillen per fabrikant, maar vallen over het algemeen in twee categorieën: sequentiële hybride productie en alternatieve hybride productie
△CNC-bewerking na 3D-printen voor een gladde oppervlakteafwerking
● Sequentiële hybride productiemachines voltooien eerst het volledige AM-proces, dat 3D-geprinte near-net-vormdelen produceert voordat ze het subtractieve proces ingaan.
● Alternatieve hybride productiemachines wisselen tijdens het productieproces tussen AM- en freeseenheden. Sommige alternatieve hybride machines kunnen zelfs de rest AM printen terwijl het onderdeel wordt bewerkt.
Hybride fabricage is een haalbare oplossing om naast het repareren van bestaande componenten ook prototypen en functionele onderdelen voor eindgebruik te produceren. Hybride productie is vooral aantrekkelijk voor kleinere bedrijven die behoefte hebben aan zowel additive manufacturing als bewerkingsmogelijkheden. Met deze machines kunnen ze twee (of gemengde) onderdelen produceren zonder in twee machines te hoeven investeren. Het kan ook voldoen aan de veeleisende vereisten van bepaalde industrieën, zoals de complexiteit van onderdelen en productiviteit in de auto- en ruimtevaart.
Voors en tegens van hybride productiemachines
Hybride productie heeft veel voordelen ten opzichte van pure AM of subtractieve methoden:
●Een van de belangrijkste voordelen is de mogelijkheid om de productiviteit te verhogen. Aangezien zowel de AM- als de bewerkingsprocessen op één machine worden uitgevoerd, is het niet nodig om onderdelen te vervangen en apparatuur opnieuw te kalibreren. Machinale cellen kunnen ook de handmatige AM-nabewerking geheel of gedeeltelijk vervangen, wat ook de productie versnelt.
●Hybride productie kan een hogere precisie en nauwere toleranties bereiken dan de meeste individuele 3D-printers. Additieve fabricage kan complexere geometrieën en onderdeelstructuren creëren dan machinale bewerkingen, zoals onderdeelintegratie, interne kanalen en roostervulling. Het produceren van een volledig onderdeel op één machine verkleint ook de kans op bewerkingsfouten of -fouten.
●Hybride machines maken het gebruik van meerdere materialen in één onderdeel mogelijk, wat resulteert in aanzienlijke verbeteringen in mechanische prestaties en kostenbesparingen. Zwakkere onderdelen kunnen worden bekleed met sterkere metalen, er kunnen hoogwaardige materialen worden toegevoegd om de beweging van onderdelen of de warmteoverdracht te verbeteren, of materiaalkosten kunnen worden bespaard door dure materialen alleen te gebruiken waar ze nodig zijn.
●Hybride fabricage kan de initiële investering en bedrijfskosten verlagen. Het is goedkoper om een hybride machine direct aan te schaffen dan om tegelijkertijd een CNC-machine en een industriële 3D-printer aan te schaffen. Een enkele hybride machine verbruikt minder energie en heeft minder vloeroppervlak nodig dan afzonderlijke AM- en CNC-units.
△Onderdelen met functies zoals interne koelkanalen
Uit een recent onderzoek is gebleken dat hybride productie de verspilling van subtractieve technieken elimineert, waardoor het materiaalverbruik met wel 97 procent wordt verminderd . Met DED/CNC machines is het ook mogelijk om alleen materiaal toe te voegen aan geselecteerde locaties. Deze gebruikers repareren beschadigde onderdelen en versnellen de productie door metaal toe te voegen aan onderdelen, zoals die worden gebruikt in de scheepvaart en de olie- en gasindustrie. Tegelijkertijd kan de CNC-eenheid fijne interne structuren bewerken tussen materiaalafzettingen.
Ondanks de enorme voordelen voldoet hybride productie niet aan alle productiebehoeften en zijn er enkele nadelen:
●Hoewel deze machines de initiële investering kunnen verlagen, zijn ze niet goedkoop en kunnen ze het budget van een klein bedrijf overschrijden.
●Het bedienen van een hybride machine kan complex zijn en vereist van de operator een geavanceerd begrip van 3D-printen en CNC-bewerking om te bepalen wat de beste methode is om een bepaald onderdeel te vervaardigen.