Následné zpracování 3D tisku: Přesnost pro kovové součásti
Následné zpracování aditivně vyráběných dílů hraje rozhodující roli při zajišťování jejich kvality při sériové výrobě. Zatímco při výrobě prototypů se často klade důraz pouze na tvar a funkci, při sériové výrobě jsou přesnost rozměrů, kvalita povrchu a vlastnosti materiálů rozhodujícími faktory, pokud jde o použitelnost součástí. Následné zpracování 3D tisku je proto nepostradatelné, zejména v případě kovového 3D tisku, aby byly splněny vysoké požadavky průmyslových odvětví, jako je letectví, výroba nástrojů a zdravotnická technika.
Jak přesně ale probíhá následné zpracování průmyslových kovových dílů - a jakou roli při tom hraje CNC obrábění?
Následným zpracováním se rozumí všechny kroky, kterými aditivně vyráběná součást prochází po vlastním procesu tisku. V průmyslovém prostředí to obvykle zahrnuje frézování, soustružení, broušení a leštění a také zajištění kvality. Tyto procesy odstraňují podpůrné struktury a zajišťují, aby uložení, otvory a závity splňovaly požadované požadavky na přesnost. V závislosti na použité technologii 3D tisku - laserové nanášení svařovacích materiálů pomocí práškové trysky (DED) apod. selektivní laserové tavení v práškovém loži (SLM). jsou dva běžné procesy, se požadavky na následné zpracování výrazně liší.
Následné zpracování 3D tisku při svařování laserem
Svařování laserem - realizované na hybridních modelech LASERTEC DED společnosti DMG MORI - kombinuje aditivní a subtraktivní procesy v jediném zařízení. Frézování, soustružení, broušení, předehřívání, nanášení prášku a 3D skenování jsou integrovány do kontinuálního procesu 6 v 1.
Tato integrace procesů nabízí následující výhody:
- Přechody mezi vytvářením materiálu a obráběním jsou plynulé.
- Zkracuje se doba průchodu, protože není nutné opětovné upínání a přeprava.
- Neustálé odkazování zvyšuje přesnost
- Kvalita je opakovatelná i u složitých geometrií
Předehřev minimalizuje pnutí v tomto holistickém procesu a zabraňuje vzniku trhlin mezi základním a svařovaným materiálem, zatímco volitelné použití modrých laserů umožňuje zpracovávat i reflexní kovy, jako je měď.
Následné zpracování v tomto hybridním procesu je jedinečné v tom, že může být prováděno během procesu 3D tisku z kovu. To je užitečné zejména u složitých geometrií, protože některé oblasti by byly po dokončení sestavení nepřístupné. V závislosti na stroji se dokončovací práce na CNC stroji provádí pětiosým simultánním frézováním nebo šestistranným soustružením a frézováním. V obou případech lze integrovat také broušení, což vede ke kompletně dokončeným kovovým dílům s vynikající kvalitou povrchu - to vše v jednom pracovním prostoru.
Následné zpracování pomocí práškového lože
Klíčovou roli hraje také následné zpracování v práškovém loži, například u SLM LASERTEC 30 3. generace. Součástky se v práškovém loži stroje vytvářejí vrstvu po vrstvě - obvykle z nerezové oceli, hliníku nebo titanu. Po tisku následuje vícestupňový proces:
- Konstrukční nádoba musí vychladnout, aby se uvolnilo vnitřní pnutí.
- Dílce se sejmou z konstrukční desky a uvolní se z podpůrných konstrukcí.
- Funkčně důležité povrchy a otvory vyžadují následné zpracování pomocí CNC frézování nebo broušení.
- Kromě toho se povrchy často zušlechťují leštěním nebo tryskáním.
Společnost DMG MORI tento proces optimalizuje pomocí sofistikovaných koncepcí strojů: Vyměnitelný konstrukční kontejner stroje LASERTEC 30 SLM eliminuje prostoje, zatímco integrované kamerové systémy a tepelné mapy monitorují kvalitu vrstvy. Kombinace stability procesu a digitálního řízení zajišťuje, že následné zpracování je cílené a efektivní. Uživatelé mají přístup k mnoha obráběcím centrům, jako je například pětiosý univerzální stroj DMU 40, který doplňuje proces aditivní výroby v práškovém loži.
Požadavky na materiál při následném zpracování
Při následném zpracování je třeba brát v úvahu také skutečnost, že se dnes při 3D tisku používá široká škála kovů. Každý materiál má totiž specifické vlastnosti a z nich vyplývající požadavky na frézování, soustružení nebo broušení. Například titan vyžaduje kvůli své vysoké pevnosti extrémně specializované karbidové nástroje a velmi přesné řízení procesu, zatímco hliník musí být obráběn při vysokých otáčkách vřetena a s optimálním chlazením. Typ materiálu má tedy přímý vliv na strategii následného obrábění - od výběru nástroje a řezných parametrů až po chlazení.
Od tisku až po hotovou součást
Pro vhodnost aditivní výroby pro sériovou výrobu je zásadní efektivní celkový proces, který rozumně integruje následné zpracování. Společnost DMG MORI zde uplatňuje důsledný přístup v rámci své Machining Transformation(MX): aditivní výroba, CNC obrábění a zajištění kvality jsou spojeny do uzavřeného procesního řetězce. Automatizované systémy manipulace s obrobky a paletami umožňují provoz s nízkou spotřebou energie. Integrované 3D skenery zároveň provádějí bezkontaktní skenování nulového bodu a zajišťování kvality v reálném čase. Vzniká tak vysoce produktivní pracovní postup od aditivní konstrukce až po plně zpracované sériové komponenty.
Postprocessing jako klíč k sériové výrobě
Příklady ukazují, že následné zpracování je rozhodující při přechodu od prototypu k sériové výrobě. V průmyslovém prostředí je mnohem více než jen dalším krokem - je nedílnou součástí výrobního procesu. Společnost DMG MORI na modelech hybridní řady LASERTEC DED a LASERTEC SLM demonstruje, jak lze kombinovat aditivní a subtraktivní procesy a vytvořit tak ucelený výrobní systém. Výsledek: reprodukovatelná kvalita, kratší doba průchodu a hospodárná výroba složitých kovových součástí v sériové výrobě.