مهندس يفتح رسمًا جديدًا: مبيت هيدروليكي مليء بقنوات الزيت الداخلية، وممرات مائية متقاطعة، وتجاويف حرة الشكل. يشير مبرمج المحاور الخمسة - على الفور إلى أن قاطعي المشكلات لا يمكنهم الوصول إلى نصف الميزات. يعد تقسيم الجزء وتصنيع النصفين ثم لحامهما أو ربطهما معًا هو الحل المعتاد. يضيف هذا المسار مخاطر الختم، والتركيبات الإضافية، وفترات زمنية أطول، وتكلفة أعلى.
ويصبح السؤال العملي واضحا: هل يمكنمكونات معدنية مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعادحل الهندسة في قطعة واحدة؟
لماذا لا تزال التجاويف الداخلية المعقدة تمثل تحديًا للمحاور{{0} المتعددة باستخدام الحاسب الآلي (CNC).
إمكانية الوصول إلى الأداة تحدد الحد الأقصى. حتى الآلات ذات المحاور الخمسة-المتزامنة تواجه صعوبة في التعامل مع القنوات المنحنية العميقة أو الممرات المغلقة بالكامل. بمجرد أن تتجاوز نسبة العمق-إلى-القطر 4:1 تقريبًا أو تقلل من إمكانية الوصول إلى خط الرؤية-، تتحول المتاجر إلى إعدادات متعددة أو EDM ثانوي.
عندما تفشل المعالجة البحتة، يقوم المصممون بتقسيم الجزء. يصبح كل مفصل لاحقًا مسارًا محتملاً للتسرب تحت الضغط. يقدم اللحام مناطق متأثرة بالحرارة والإجهاد المتبقي؛ متابعة التفتيش وإعادة العمل. بالنسبة للكميات المنخفضة-إلى-المتوسطة من الأجزاء الهندسية المعقدة، فإن هذه العقوبات تجعل المسارات التقليدية باهظة الثمن بسرعة.
كيف تحل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد مشكلة التجويف الداخلي-.
تعمل العمليات المضافة على بناء طبقة تلو الأخرى من المسحوق المعدني، لذلك لا يعد مدى وصول الأداة مهمًا. القنوات الداخلية بأي شكل تقريبًا-دائرية أو مربعة أو متفرعة أو امتثالية-كجسم صلب واحد.
SLM (ذوبان الليزر الانتقائي)
يذيب المسحوق تمامًا ويوفر كثافة كاملة تكاد تكون -مناسبة للأجزاء الهيدروليكية الوظيفية. يعمل المسحوق غير الملتصق داخل القنوات كدعم مؤقت، ويتم إزالته لاحقًا من خلال فتحات الهروب المصممة (عادةً 3 مم أو أكبر).
طباعة MJF الصناعية
الأفضل لنماذج البوليمر الأولية-عالية الأداء، والتحقق من صحة مسارات التدفق الداخلي المعقدة بسرعة. بالنسبة لإنتاج الأجزاء المعدنية، فإن أنظمة نفث SLM أو الرابط المعدني-تأخذ زمام المبادرة.
كلا النهجين خيارات تصميم مفتوحة لا يمكن أن يطابقها CNC: الشبكات المحسنة-الطوبولوجية التي تقلل الوزن، وقنوات التبريد المطابقة التي تتبع محيط الجزء، ومسارات التدفق العضوي السلس التي تقلل انخفاض الضغط.
يمكن الآن أن تصبح المتشعبات الهيدروليكية التي كانت تحتاج في السابق إلى عشر قطع آلية أو أكثر مكونًا معدنيًا واحدًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد. عدد أقل من المفاصل يعني نقاط تسرب أقل وتجميع أبسط.
لا تحل الطباعة ثلاثية الأبعاد محل CNC بالكامل-حيث تفوز الطباعة الهجينة
كما-عادةً ما تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من المعدن± 0.1 ملموخشونة السطح حولهارا 5-15 ميكرومتر. لا تزال وجوه الختم والتجويف الدقيق والخيوط التي تحتاج إلى تفاوتات أكثر إحكامًا تتطلب تشطيب CNC.
كما تحتفظ قطع الحديد المطاوع بخصائص متناحية تمامًا والتي تتطلبها بعض التطبيقات ذات الدورات العالية. في الكميات الكبيرة يتغير توازن التكلفة - بمجرد دفع ثمن البرامج والتركيبات، غالبًا ما يصبح CNC متعدد المحاور- أرخص للأشكال الأبسط أو المعقدة إلى حد ما.
الجواب الصناعي الواقعي هو التصنيع الهجين. قم بطباعة الشكل الهندسي الداخلي المعقد والجسم الحر، ثم قم بمعالجة المسندات الهامة وأسطح الختم فقط. يمنح هذا المزيج الحرية الهندسية للإضافة مع دقة العمل الطرحي-ويُصنف ضمن أفضل العمليات لأجزاء التجويف الداخلي المعقدة في دفعات منخفضة-إلى-منخفضة.
ملاحظات عملية حول طباعة القنوات الداخلية بدون هياكل الدعم
يمكن للمصممين تجنب الدعم المحاصر من خلال بعض القواعد القابلة للتكرار:
تحول هذه القواعد "كيفية طباعة القنوات الداخلية بدون هياكل داعمة" من سؤال نظري إلى طريقة إنتاج قابلة للتكرار.
مثال حالة: طريق هجين لمبيت هيدروليكي
دراسة الحالة
يتضمن أحد المشاريع الحديثة التي تمت إدارتها بواسطة شركة تصنيع طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد متخصصة -مبيتًا هيدروليكيًا عالي الضغط مزودًا بمعارض زيتية متقاطعة متعددة وواجهات تركيب. كان استخدام CNC متعدد المحاور- يتطلب ثلاث قطع منفصلة، ولحامًا، واختبارًا مكثفًا للتسرب-، ومدة زمنية تقدر بستة إلى ثمانية أسابيع.
أعاد الفريق تصميم الجزء المخصص للإضافات: قنوات الدعم الذاتي-، ومنافذ خروج المسحوق-، والمخزون الإضافي المتبقي على جميع الوجوه المهمة. تم إنتاج الهيكل بواسطة SLM من الفولاذ المقاوم للصدأ، مع تخفيف الضغط-، ثم تم وضع اللمسات النهائية عليه على آلة ذات 5 محاور فقط عندما تتطلب التفاوتات ذلك.
انخفض المهلة إلىتحت اسبوعين. أدى تصميم القطعة الواحدة- إلى إزالة الوصلات الملحومة. أكد اختبار الضغط وجود تسرب-أداء خالٍ من التسرب عند ضغط التشغيل. بالنسبة لدفعة الإنتاج الصغيرة، جاءت التكلفة الإجمالية أقل بكثير من مسار CNC متعدد القطع-.
اتجاه الصناعة
يستمر تصنيع الإضافات المعدنية في اكتساب حصة من الأجزاء التي تكمن قيمتها في التعقيد الداخلي-الكتل الهيدروليكية،-إدراج الأدوات المبردة المطابقة، والمشعبات الفضائية خفيفة الوزن. إن المقارنة بين الطباعة باستخدام الحاسب الآلي (CNC) متعددة المحاور والطباعة ثلاثية الأبعاد للأغطية الهيدروليكية تفضل بشكل متزايد المسار المختلط عندما تكون هندسة القناة هي المحرك الرئيسي للتكلفة.تكنولوجيا النماذج الأولية السريعةيتيح للفرق التحقق من صحة أداء التدفق في البوليمر (غالبًا عبر طباعة MJF الصناعية) قبل الالتزام بإنتاج المعادن. المتاجر التقدمية التي كانت تعمل في السابق كمصانع تصنيع CNC للتجويف الداخلي، تضيف الآن بشكل روتيني سعة إضافية أو تتعاون مع شركة تصنيع طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد للحفاظ على كلا الخيارين متاحين.
الأسئلة المتداولة
س: هل يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تحل محل CNC بالكامل لأجزاء التجويف الداخلي؟
ج: لا. إنه يحل الميزات الداخلية التي يتعذر الوصول إليها ويدمج التجميعات، ومع ذلك فإن التفاوتات الحرجة والتشطيبات السطحية تحتاج دائمًا إلى تشطيب CNC.
س: هل طباعة MJF دقيقة بما يكفي للقنوات الداخلية الوظيفية؟
A: طباعة MJF الصناعيةتوفر أجزاء بوليمر متسقة ومتناحية وتعمل بشكل جيد مع تقنية النماذج الأولية السريعة والقنوات-غير المعدنية. بالنسبة للقنوات المعدنية المضغوطة، يبقى SLM أو نفث الرابط المعدني هو الخيار الأقوى.
س: ما هو أرخص بالنسبة للدفعات الصغيرة-الطباعة ثلاثية الأبعاد أو الطباعة باستخدام الحاسب الآلي متعدد المحاور؟
ج: بالنسبة للتجاويف الداخلية المعقدة، عادةً ما تكلف الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أو المسار الهجين كميات أقل من واحدة إلى بضع عشرات لأنها تتجنب مخاطر الإعداد المتعدد واللحام والخردة.
س: هل يمكن الانتهاء من الأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الحاسب الآلي بعد ذلك؟
ج: نعم. يعد ترك مخزون الآلات على الأسطح الحرجة ممارسة قياسية وينتج الدقة المطلوبة للختم والتجميع.
الخطوة التالية
إذا كان الجزء التالي من الهيكل الهيدروليكي أو المشعب أو التجويف يدفع -المحاور CNC المتعددة إلى ما هو أبعد من الحدود العملية، فأرسل الرسم لإجراء مراجعة سريعة لقابلية التصنيع. يمكن لمصنع طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد متخصص أن يوضح ما إذا كانت الإضافات النقية، أو الإضافات الهجينة-زائد -CNC، أو الآلات التقليدية توفر أفضل عملية لأجزاء التجويف الداخلي المعقدة في نافذة الحجم والأداء لديك - بشكل روتيني مما يؤدي إلى تقصير وقت التسليم، وإزالة نقاط التسرب، وخفض التكلفة الإجمالية مقارنةً بطرق التقسيم -و-اللحام التقليدية.