Aditivní výroba umožňuje zcela nové stupně volnosti, pokud jde o konstrukci geometrie součástí, a stává se stále relevantnějším doplňkem technologií obrábění. V důsledku toho se s novými procesy "kovového 3D tisku" setkáváme ve stále více výrobních podnicích a stále více se propracovávají z niky - do stále širšího aplikačního prostředí.
Aditivní výroba
Subtraktivní výroba využívá obrábění k odebírání materiálu ze surového materiálu za účelem vyřezání součásti v požadované geometrii. Patří sem výrobní procesy, jako je frézování, soustružení a broušení. Součástka vyráběná aditivním způsobem naproti tomu vzniká tak, že se vrstva po vrstvě vytvářejí obrysy digitálního 3D datového modelu obrobku Zde popsaný princip vytváření vrstvy po vrstvě dodnes tvoří základ všech aditivních výrobních procesů.
Laserové depoziční svařování, které je dnes řazeno do oboru Directed Energy Deposition (DED), se prosadilo již dříve. Prášek se zavádí do laserového paprsku prostřednictvím koaxiální práškové trysky, která jej s přesností na bod natavuje. Proces se vyznačuje velmi vysokou rychlostí nárůstu. Součástka se vytváří vrstvu po vrstvě s využitím plné pětiosé kinematiky CNC frézky. Podpěrná geometrie, jako je tomu u práškového lože, zde není nutná, protože pětiosá kinematika vždy přivede součást do správné polohy vzhledem k laserové trysce. Integrovaný dvojitý dopravník prášku umožňuje dodávat dva různé materiály současně. Tímto způsobem lze střídavě nanášet různé kovy, aby součást získala požadované vlastnosti - například vyšší tepelnou vodivost nebo různé stupně tvrdosti v určitých oblastech. Lze také vyrábět odstupňované materiály, u nichž je realizován plynulý přechod z materiálu A na materiál B.
Dalším významným procesem je selektivní laserové tavení (SLM) kovového prášku. Prášek se nanáší v tenkých vrstvách na stavební platformu a poté se lokálně taví laserem podle geometrie součásti. Plocha vrstev, které mají být vystaveny, byla předem vypočtena z 3D modelu obrobku. Po dokončení výrobního procesu lze přebytečný prášek odebrat a znovu použít. Vzhledem k širokému spektru aplikací je v této procesní oblasti k dispozici již nespočet materiálových prášků. To znamená, že funkční obrobky (prototypy) lze vyrábět ze sériových materiálů a testovat jejich vhodnost. Pro konstrukci generativních součástí jsou k dispozici různé druhy oceli a hliníku, kobalt-chromové a niklové slitiny až po měď a titan.
Oba procesy, Directed Energy Depostion (DED) a Selective Laser Melting (SLM), se zásadně liší v tolerancích, které lze vytvořit, v rychlosti vytváření a ve výrobní rychlosti. Například přesnost svařování laserovým nanášením je nižší než přesnost svařování v práškovém loži. Z hlediska možnosti integrace do hybridních obráběcích strojů si však může nárokovat výhody z hlediska produktivity. Je tomu tak proto, že strukturu aditivní součásti lze rozšířit v jednom nastavení s konvenčním obráběním. V zásadě tedy mají oba procesy své opodstatnění - a to v různých průmyslových odvětvích.
Stroje DED jsou již dlouho pevně zakotveny ve výrobě forem a v leteckém průmyslu. V opravárenství lze obnovit poškozené součásti a realizovat možnosti oprav, které jsou stejně rychlé jako hospodárné. Ve zdravotnické technice se v práškovém loži strojů SLM vytvářejí řešení pro zubní protézy nebo kloubní náhrady, které jsou specifické pro pacienty.
Tajemství úspěchu aditivní výroby
Ve srovnání s konvenčními procesy umožňuje aditivní výroba zcela nový přístup k návrhu a výrobě. Potenciál spočívá v prostředí dostupnosti náhradních dílů, vnitřních geometrií, složitých struktur součástí nebo malých množství. Další příležitost nabízejí scénáře použití, které vedou k výraznému zlepšení vlastností výrobků.
Například optimalizace topologie může výrazně zlepšit vlastnosti součásti. Aditivně vyrobitelné (bionické) struktury lze například využít ke snížení hmotnosti při současném dosažení velmi vysoké stability. Aditivní výrobní procesy tak nabízejí výhody zejména v případě vysokých nebo velmi specifických požadavků na vlastnosti součástek. Komplexní procesní řetězec, který kombinuje kovový 3D tisk s cíleným následným zpracováním, je také za správných podmínek často ekonomičtější než konvenční procesy.
Aditivní výroba znamená aditivní myšlení
Aby bylo možné plně využít potenciál aditivní výroby komponent, musí dojít ke změně myšlení již při vývoji produktů. Výzvou je zde praktická aplikace a identifikace potenciálu v konkrétním spektru. To zase vyžaduje základní znalosti příslušných možností a nezaujatý přístup. V nejlepším případě se zákazníci spoléhají na kompetentní analýzy, které poskytují informace o tom, jakou přidanou hodnotu může aditivní výroba v podniku nabídnout a jak lze pomocí této technologie optimalizovat komponenty buď z hlediska jejich vlastností a funkcí a/nebo je lze vyrábět hospodárněji.
Vzhledem k výše uvedeným omezujícím faktorům aditivní výroby je 3D tisk lukrativním doplňkem, nikoli však náhradou tradičních technologií obrábění. S ohledem na další rozvoj aditivní výroby v široké škále průmyslových odvětví a také její integraci do nových obchodních modelů je zejména budoucí potenciál slibný.
Důslednost v aditivní výrobě s DMG MORI
Společnost DMG MORI podporuje své zákazníky integrovanými procesy v aditivní výrobě již od roku 2013 - nejprve na bázi laserového navařování pomocí zařízení LASERTEC. DED . a LASERTEC DED . hybridní . a již několik let také v procesu práškového svařování s technologií LASERTEC SLM řady. Společnost DMG MORI jako světový lídr v oblasti výroby obráběcích strojů kombinuje aditivní procesy se širokým portfoliem vysoce výkonných řešení pro obrábění. CELOS jako všezahrnující rozhraní zde nabízí možnost technologicky nezávislého a konzistentního provozu (uživatelské zkušenosti).
Ještě před zavedením aditivních procesních řetězců podporuje společnost DMG MORI zájemce a uživatele ve svých vlastních centrech Additive Manufacturing Excellence Centers svými komplexními odbornými znalostmi v oblasti kovového 3D tisku i konvenčního obrábění. Cílem je poskytovat optimální výrobní řešení, která otevírají cestu k hospodárnější výrobě a vyšší kvalitě výrobků.
Na základě svého rozsáhlého portfolia v oblasti ADDITIVNÍ VÝROBY a CNC technologií může společnost DMG MORI nabídnout čtyři řetězce aditivních procesů. Například obrobky mohou být nejprve zhotoveny v práškovém loži na stroji LASERTEC. SLM a poté je následně zpracovat obráběním. Tímto způsobem lze vyrábět aditivně vyráběné součásti s extrémně vysokou přesností. Uživatelé mohou také zařadit obrábění před obráběcí proces. Produktivně lze vyrábět například základní tělesa frézovacích hlav. Konečně, složitá struktura formy, včetně vnitřních chladicích kanálů, probíhá v práškovém loži.
Také v oblasti práškových trysek se kombinace aditivní výroby a obrábění soustředí na dva procesní řetězce. LASERTEC 65 DED pro čistě laserové navařování vyrábí náročné komponenty nebo vícemateriálové aplikace do ø 650 × 560 mm zcela bez podpůrných kontur. Při následném dokončovacím obrábění na univerzálním obráběcím centru od společnosti DMG MORI jsou rovné plochy, uložení nebo závity dokončeny s požadovanou přesností. S LASERTEC DED hybridní DMG MORI kombinuje tento procesní řetězec v jednom pracovním prostoru. V závislosti na požadavcích mohou uživatelé přepínat mezi aditivní výrobou pomocí práškové trysky a 5osým simultánním obráběním nebo 6stranným kompletním obráběním. To umožňuje výrobu i složitějších obrobků. V závislosti na aplikaci, DED / DED hybrid jsou k dispozici stroje pro součásti až do ø 1 010 × 3 702 mm.