Хибридните машини са една от най-актуалните категории оборудване в модерното производство. Ето как работят, какво предлагат, къде блестят и грешките, които препъват купувачите, които купуват за първи път.
Какво е хибридно адитивно и субтрактивно производство?
За да разберете хибрида, първо ви трябват двете половини, които той съчетава. Адитивното производство изгражда детайла, като добавя материал слой по слой. Субтрактивното производство намалява детайла, като премахва материал от твърд блок.
Хибридната система прави и двете в една машина. Обикновено тя съчетава 5-осно CNC фрезоване с глава за отлагане на метал, превключвайки между изработка и рязане, когато детайлът придобие форма.
Адитив срещу субтрактивен метод: Основната разлика
| Измерване | Добавка (натрупване) | Изваждане (намаляване) |
|---|---|---|
| Процес | Отлага метала слой по слой | Премахва метал от твърд блок |
| Материални отпадъци | Много ниско, използва само необходимото | Високо, много се превръща в чипс и скрап |
| Геометрична свобода | Възможни са сложни вътрешни форми | Ограничено от достъп до инструменти |
| Повърхностно покритие | Грубо, нуждае се от довършителни работи | Гладко, прецизно покритие |
| Най-добър в | Близо-мрежови форми, ремонти, покрития | Тесни допуски, фини детайли |
Хибридното производство улавя най-доброто от двете. За по-задълбочен поглед върху това как тези две философии се сравняват поотделно, вижте нашето ръководство за... 3D принтер срещу CNC машина.
Как работи хибридната машина
Работният процес в хибридната система следва логичен ритъм на сглобяване и довършителни работи. Машината редува добавяне и премахване на материал, докато детайлът не бъде завършен.
1. депозитЛазерна или телено-дъгова глава разтопява метален прах или тел, за да изгради формата на грубата част директно върху леглото.
2. ОгледайтеСондирането или сканирането проверяват отложената геометрия преди започване на обработката.
3. Машина5-осният шпиндел фрезова критични повърхности, характеристики и допуски до крайната спецификация.
4. ПовтарямЗа високи или вътрешни елементи машината добавя още материал, след което отново обработва, слой по слой.
5. завършеностФиналният машинен проход осигурява прецизна повърхностна обработка в същата настройка, без прехвърляне на детайли.
Двата основни метода за отлагане
Хибридните системи използват една от двете адитивни технологии, всяка от които е подходяща за различни размери и материали на детайлите:
• Насочено отлагане на енергия (DED)Лазер разтопява метален прах или тел, докато се подава върху детайла. Прецизно и чисто, идеално за фини детайли, покрития и ремонти.
• Производство с добавки от тел-дъга (WAAM)Електрическата дъга разтопява метална тел, подобно на заваряването. Бързо и икономично за големи, по-прости части.
Отлагането на метали споделя голяма част от своята ДНК с технологията за индустриално заваряване. STYLECNC лазерни заварчици използват същите основи на фибролазерите, които захранват лазерните глави за отлагане на метал.
Числата: Защо хибридните технологии намаляват отпадъците и времето
Основното предимство е драстично намаляване както на разхищението на материали, така и на времето за изпълнение. Тези ползи идват от изграждането на почти точни форми, вместо от изрязване на части от заготовки с големи размери.
• Намаление на отпадъците от материали с 55 до 70 процента в сравнение с обработката от плътен материал
• Сроковете за изпълнение са съкратени с 65 до 80 процента за сложни аерокосмически и медицински части
• По-малко настройки, тъй като сглобяването и довършителните работи се извършват в една машина
• Скъпите сплави като титан и инконел се използват ефективно, а не се превръщат в стружки
• Износени или повредени висококачествени части могат да бъдат ремонтирани, вместо бракувани и преработени
За материали като титан, където традиционното съотношение „купи-и-получи“ може да означава отрязване на по-голямата част от суровата заготовка, спестяванията са особено значителни. Хибридът обръща това съотношение чрез отлагане близо до крайната форма.
Традиционна машинна обработка срещу хибридна: Сравнение на разходите
| Измерване | Обработка от твърдотелни елементи | Хибридно производство |
|---|---|---|
| Използвана суровина | Голяма заготовка, по-голямата част отстранена | Почти нетна форма, минимален излишък |
| Материални отпадъци | Високо (чипс и скрап) | 55-70% понижаване на |
| Преднина | Дълги, многоетапни | 65-80% по-къс |
| Необходими настройки | Няколко машини | Единична настройка |
| Възможност за ремонт на части | Не е възможно | Да, депозит и преработка |
| Най-добра сложност на частите | Просто до умерено | Високи вътрешни характеристики |
Приложения от реалния свят
Хибридните системи не са за всеки цех, но в правилните индустрии те решават проблеми, които никоя еднопроцесорна машина не може. Тук е мястото, където те предоставят най-голяма стойност.
космическиТурбинни лопатки, скоби и титаниеви структурни части, където спестяването на материали и сложната геометрия са от значение.
медицинскиПерсонализирани импланти и инструменти с органични форми, биосъвместими сплави и строги толеранси.
Инструментална екипировка и формиФорми с конформни охлаждащи канали, които са невъзможни за машинна обработка по конвенционален начин, плюс бърз ремонт на износени инструменти.
Енергетика и отбранаРемонт на висококачествени турбинни и двигателни компоненти и производство на специализирани малки обеми части.
Субтрактивната половина на тези системи разчита на същата прецизна многоосна технология, която се среща и в самостоятелните системи. 5-осни CNC машини, които се справят със сложните геометрии на довършителни работи, изисквани от хибридните части.
Ключови предимства с един поглед
✓ По-малко отпадъци: сглобяването с почти неточна форма намалява потреблението на скъпи сплави.
✓ По-бърза доставка: една машина замества многоетапен работен процес.
✓ Сложна геометрия: възможни са вътрешни канали и свободни форми.
✓ Възможност за ремонт: възстановете износени висококачествени части, вместо да ги подменяте.
✓ Гъвкавост на материалите: комбиниране или класифициране на различни метали в рамките на една част.
✓ Намалена наличност: изграждане при поискване, вместо складиране на големи заготовки.
Предимството на устойчивостта
Освен скоростта и разходите, хибридното производство има и силни екологични аргументи. Намаляването на материалните отпадъци с повече от половината директно намалява енергията и суровините, вложени във всяка част.
Металният прах и телта се произвеждат със значителен енергиен разход, така че използването само на необходимото количество за детайла избягва разхищение при източника. Това е от най-голямо значение при енергоемките сплави като титаниевите и никеловите суперсплави.
Възможността за ремонт добавя още един слой спестявания. Възстановяването на износена турбинна лопатка или шприцформа удължава живота на съществуващ компонент, като се избягват пълните разходи за енергия и материали за производство на резервен компонент от нулата.
Тъй като купувачите все по-често изискват от доставчиците отчитане на въглеродните емисии и процеси с по-малко отпадъци, хибридното производство позиционира цеха така, че да отговаря на тези изисквания, като същевременно подобрява маржовете.
Подходящ ли е хибридният вариант за вашия магазин?
Хибридните системи имат висока цена и стръмна крива на обучение, така че не са правилният ход за всяка операция. Решението се свежда до вида работа, която вършите.
Хибридът има смисъл, когато: произвеждате сложни части от скъпи сплави, нуждаете се от вътрешни елементи, които не могат да бъдат обработени по конвенционален начин, ремонтирате висококачествени компоненти или извършвате специализирана работа с малък обем, където намаляването на настройката се отплаща.
Конвенционалната машинна обработка е печеливша, когато: вашите части са с прости геометрии от достъпни материали, извършвате голямо производство или вашите допуски и повърхностни обработки са постижими само със стандартно фрезоване и струговане.
Повечето цехове са по-добре обслужвани първо, като изградят задълбочен капацитет за прецизна обработка и съединяване на метали, а след това добавят хибридна технология, след като съставът от части ясно го оправдава.
Как хората всъщност питат за хибридните системи
Тези въпроси за разговор отразяват какво искат да знаят производителите, преди да инвестират. Ако ви звучат познато, хибридните автомобили може да са част от вашия план за развитие:
• „Каква е разликата между адитивно и субтрактивно производство?“
• „Може ли една машина наистина 3D печат и CNC машина една и съща част?
• „Колко материал всъщност спестява хибридното производство?“
• „Струва ли си хибридът за малък цех или само за аерокосмическата индустрия?“
• „Мога ли да ремонтирам износена част от турбината, вместо да я преработвам?“
• „Какви метали могат да печатат и режат хибридните машини?“
Често срещани грешки при обмисляне на хибридно производство
Хибридът е мощен, но е лесно да се прецени погрешно. Избягвайте тези грешки, преди да разпределите бюджета си:
• Ако приемем, че замества всичките ви машиниХибридът е отличен в производството на сложни, висококачествени части, а не в простото производство с големи обеми.
• Подценяване на сложността на програмиранетоКоординирането на адитивни и субтрактивни траектории на инструментите изисква специализирани CAM умения.
• Пренебрегване на последващата обработкаОтложеният метал често се нуждае от термична обработка, за да достигне пълните си свойства.
• Пренебрегване на квалификацията на материалитеАерокосмическите и медицинските части изискват сертифицирани, повтаряеми процеси на отлагане.
• Купуване на грешни частиАко работата ви е с проста геометрия от евтин материал, конвенционалната машинна обработка печели по отношение на цената.
• Пропускане на инвестициите в уменияОператорите се нуждаят от обучение както в адитивните, така и в машинните дисциплини.
За повечето цехове, практическата отправна точка е първо овладяването на прецизната обработка на метали. Един способен метална CNC машина изгражда субтрактивната основа, която хибридната технология по-късно разширява.
Накъде се насочва хибридното производство
Технологията се развива бързо. Машиностроителите интегрират по-добро наблюдение по време на процеса, по-интелигентно планиране на траекториите на инструмента и по-строг контрол върху качеството на отложения материал.
С нарастването на скоростта на отлагане и намаляването на разходите се очаква хибридните системи да се изнесат отвъд аерокосмическата и медицинската индустрия към по-широките пазари за индустриални инструменти и ремонти. Комбинацията от ползи от устойчивостта и спестяване на време за изпълнение прави категорията една от достойните за наблюдение.
Цеховете, които експериментират с тези процеси днес, изграждат експертизата, която ще определи модерното производство утре. Следвайте най-новите разработки в нашата... Новини от индустрията за CNC машини.
Често задавани въпроси
Какво е хибридно адитивно и субтрактивно производство?
Това е процес, който съчетава 3D Печат на метал и CNC обработка в една машина. Материалът се отлага, за да се изгради детайл с почти чиста форма, след което се обработва прецизно до крайни допуски в същата установка.
Колко материални отпадъци спестява хибридното производство?
Хибридните системи намаляват разхищението на материали с 55 до 70 процента в сравнение с машинната обработка от плътен материал, защото те изграждат близо до крайната форма, вместо да отрязват големи количества метал.
Каква е разликата между адитивно и субтрактивно производство?
Адитивният метод изгражда детайла чрез добавяне на материал слой по слой. Субтрактивният метод премахва материал от плътен блок. Адитивният метод минимизира отпадъците и позволява получаването на сложни форми, докато субтрактивният метод осигурява тесни допуски и фини повърхностни обработки.
Какви методи за отлагане използват хибридните машини?
Двата основни метода са насочено енергийно отлагане (DED), което използва лазер за топене на прах или тел, и адитивно производство с дъга с тел (WAAM), което използва електрическа дъга за топене на тел за по-бързи и по-големи конструкции.
Могат ли хибридните машини да ремонтират съществуващи части?
Да. Един от най-силните случаи на употреба е ремонтът на износени или повредени висококачествени части, като например лопатки на турбини и инструменти, чрез нанасяне на нов материал и последваща повторна обработка по спецификация.
Хибридното производство само ли е за аерокосмическата и медицинската индустрия?
Тези индустрии го възприеха първи, но инструменталната промишленост, производството на матрици, енергетиката и отбраната също се възползват. Всяко приложение със сложна геометрия, скъпи материали или нужди от ремонт е силен кандидат.
Какви метали могат да обработват хибридните системи?
Често срещаните материали включват титан, неръждаема стомана, инконел и други никелови сплави, инструментални стомани и алуминий. Хибридните сплави могат дори да обработват или комбинират различни метали в рамките на една и съща част.
Изградете своята прецизна основа с STYLECNC
Хибридното производство започва с овладяване на прецизната машинна обработка и съединяването на метали. Разгледайте STYLECNC CNC обработващи центрове намлява машини за лазерно заваряване да оборудвате магазина си с основните технологии, стоящи зад производството от следващо поколение.
