ادغام چاپ 3D در تولید صنعتی اساساً تغییر شکل داده است که چگونه شرکت ها به استراتژی های تولید کامپیوتری (CAM) به عنوان تولید هیبریدی - ترکیب افزودنی و فرآیندهای تفریق - کشش در سراسر بخش های هوافضا، پزشکی و خودرو، جریان کار CAM باید تکامل یابد تا پیچیدگی حرکت بین رسوب لایه و حذف دقیق مواد را بررسی کند.

درک تولید ترکیبی: بیش از بخش های آن

تولید ترکیبی ترکیبی از تولید افزودنی (AM) با فرآیندهای کم عمق مانند ماشینکاری CNC، سنگ آهک یا EDM ترکیب می کند. اصل اصلی این است که از آزادی طراحی چاپ 3D برای ایجاد اشکال نزدیک به شبکه با ویژگی های پیچیده داخلی، سپس سطوح بحرانی را به پایان برساند و به تحمل های تنگ از طریق ماشینکاری دست یابد، این رویکرد نیاز به ابزار اختصاص داده شده، کاهش زباله های مواد و کوتاه کردن زمان برای قطعات پیچیده.

در عمل، تولید هیبریدی می تواند در دو پیکربندی اتفاق بیفتد: متوالی (بخشی از چاپ 3D است، سپس به یک ماشین جداگانه CNC منتقل می شود) یا یکپارچه (یک ابزار ماشین تک ترکیب سر رسوب افزودنی با ابزار اسپین آفی فشرده) بنابراین، دومی به ویژه قدرتمند برای تعمیر و بازسازی، به عنوان مواد می تواند به قطعات فرسوده اضافه شده و سپس ماشین آلات به استراتژی های مشخصات CAM باید در طول ابزار ذخیره سازی حرارتی، و مواد برای مدیریت مواد رسوب حرارتی، و مواد، بنابراین تجزیه و تجزیه و تحلیل و تحلیل مواد برای مدیریت مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد افزودنی ابزار تجزیه و تحلیل و سپس تحریف مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد، به عنوان مواد افزودنی ابزار تجزیه و سپس مواد افزودنی ابزار.

چگونه 3D چاپ درایو تغییر در استراتژی های CAM

۱- Adaptive Toolpath Generation for مختلط Processes

نرم افزار سنتی CAM ابزارپات برای یک فرآیند تک تفریقی تولید می کند: ابزار برش مواد را از یک بلوک جامد حذف می کند، با تولید هیبریدی، سیستم CAM باید مسیرهایی را تولید کند که برای اولین بار یک سر چاپی را برای ساخت لایه مواد به لایه، سپس به یک ابزار فرز برای تکمیل سطح تغییر می دهد.این نیاز به یک الگوریتم ابزار سازگار دارد که درک هندسه بخش در حال تکامل و تنظیم برای زوایای چاپ شده، و پشتیبانی مکانیکی از خواص مواد مکانیکی از مواد.

سیستم عامل های مدرن CAM مانند Autodesk Fusion 360 و افزودنی های افزودنی مدرن CAM در حال حاضر ماژول های اختصاصی هیبریدی را ارائه می دهند، این سیستم ها به طور خودکار بخشی از مناطق مناسب برای افزودنی (ترکیب داخلی، دیواره های نازک) و (سطح، رشته ها، برنامه های نرم افزار، و تنظیم مجدد عملیات های افزودنی و کاهش دادن خطا در یک فرآیند نصب و کاهش دادن یک فرآیند نصب و تنظیم مجدد.

برنامه ریزی فرآیند: زمان و دمای زمان را به طور همزمان افزایش دهید

یکی از بزرگترین اثرات چاپ سه بعدی در استراتژی های CAM نیاز به برنامه ریزی فرایند واقعی است - نه فقط برنامه ریزی حرکت در تولید هیبریدی، تاریخ حرارتی بخش به طور مستقیم بر دقت نهایی تاثیر می گذارد، زیرا هر لایه رسوب می کند، تولید گرما می تواند باعث ایجاد جنگ یا فشارهای باقی مانده شود که ماشینکاری بعدی باید اصلاح کند.

به عنوان مثال، در هیبریدی های انرژی (DED)، سیستم CAM ممکن است یک عبور خشن با نرخ رسوب بالاتر برای ساخت شکل عمده، به دنبال یک پایان با نرخ پایین تر برای دقت، سپس یک ماشینکاری نور عبور می کند، این توالی توسط رفتار تثبیت مواد و ظرفیت خنک کننده ماشین هدایت می شود.

بهینه سازی Topology برای Hybrid Builds

بهینه سازی Topology مدتهاست در طراحی برای تولید افزودنی استفاده شده است، اما ادغام آن در استراتژی های CAM امکانات جدیدی برای فرآیندهای هیبریدی باز کرده است.با بهینه سازی ساختار داخلی بخش برای هر دو قدرت و بهره وری مواد، سیستم CAM می تواند یک شکل نزدیک به درآمد ایجاد کند که نیاز به حداقل ماشینکاری دارد، طراحی های بهینه سازی شده توپولوژی اغلب دارای ویژگی های ارگانیک، فرم آزاد است که ثابت می کنند یا ماشین بدون قرار دادن کار سفارشی.

استراتژی های CAM در حال حاضر شامل "طراحی توپولوژی آگاه" است که در آن محدودیت های بهینه سازی برای دسترسی به ابزار، طول ابزار و نیاز به پیدا کردن datum برای عملیات بعدی است، این منجر به طرح هایی می شود که نه تنها سبک تر بلکه آسان تر به پایان دادن با کارخانه های پایان استاندارد است. نرم افزار CAM سپس ساختارهای پشتیبانی را تولید می کند که به عنوان وسایل ماشینکاری، کاهش زمان تنظیم شده است.

مزایای کلیدی 3D چاپ در استراتژی های CAM شکل گرفته

  • ضایعات مواد خام کاهش یافته: مواد افزودنی فقط در جایی که نیاز است، پردازش مواد رسوبی، و استراتژی CAM می تواند زباله را با قرار دادن قطعات متعدد یا استفاده از لایه متغیر به حداقل برساند.
  • زمان های کوتاه تر هدایت: ابزار خالص سازی و کاهش تعداد تنظیمات می تواند جدول زمانی تولید را از هفته ها تا روزها برای قطعات کم حجم فشرده فشرده کند.
  • آزادی طراحی انطباق یافته: کانال های خنک کننده داخلی پیچیده، ساختارهای شبکه سازگار، و اشکال آلی تبدیل به انسان و بدون ماشینکاری بیش از حد عبور می کند.
  • قابلیت های جبران و جبران خسارت: استراتژی های هیبریدی CAM امکان تعمیر مستقیم اجزای با ارزش بالا مانند تیغه توربین، قالب های تزریق و قطعات مرگ، گسترش زندگی خدمات خود را فراهم می کند.

چالش های در پیاده سازی استراتژی های هیبریدی CAM

علی رغم وعده، یکپارچه سازی چاپ سه بعدی در جریان های کاری CAM بدون موانع نیست. زیر مهمترین چالش هایی است که در حال حاضر با تولیدکنندگان مواجه هستند:

قابلیت استفاده از نرم افزار و تبادل داده

تولید هیبریدی نیاز به تبادل یکپارچه داده ها بین CAD، CAM و پردازنده های ساخت افزودنی دارد. [۷] در حالی که استانداردهایی مانند گام-NC در حال ظهور هستند، بسیاری از ماشین ها هنوز به فرمت های اختصاصی متکی هستند.سیستم های CAM باید فایل های مبتنی بر voxel یا لایه را در کنار کد GLT معمولی وارد کنند که می تواند منجر به نسخه برداری یا از وفاداری هندسی شود.

پیچیدگی های Synchronization Complexity

هماهنگ کردن سر افزودنی و چرخش کم عمق درون ماشین یکسان نیاز به زمان دقیق دارد، اگر سر چاپ خیلی سریع مواد را ذخیره کند، بخش می تواند بیش از حد گرم و حرارت را افزایش دهد؛ اگر ماشینکاری قبل از اینکه مواد جامد شده باشد، نیروهای برش می توانند استراتژی های delamination را تحریک کنند، باید بارهای حرارتی و مکانیکی را در همان محیط شبیه سازی کنند که نیاز به راه حل های محاسباتی قابل توجه دارد، و نظارت بر روی یک منطقه پردازش بازخورد واقعی هنوز هم فعال است.

محدودیت های مواد

همه مواد را نمی توان چاپ و ماشین با موفقیت برابر است. آلیاژهای با کارایی بالا مانند Inconel و تیتانیوم مستعد سخت شدن کار در طول ماشینکاری هستند، در حالی که پارامترهای چاپ آنها باید به دقت کنترل شوند تا از کرک کردن جلوگیری شود، پلیمرها و کامپوزیت ها ممکن است نیاز به سرعت و ابزار مختلف برای جلوگیری از ذوب یا نخ برداری داشته باشند.

آینده استراتژی های CAM برای ساخت هیبریدی

با نگاهی به آینده، چندین روند استراتژی های CAM را در زمینه چاپ 3D تغییر می دهند:

  • بهینه سازی ابزار محور هوش: یادگیری ماشین می تواند چرخه های چاپ و ماشین گذشته را تجزیه و تحلیل کند تا توالی های ابزار مطلوب را پیش بینی کند، سیستم های آزمایشی و تروریستی را کاهش دهد که به طور خودکار استراتژی های هیبریدی را بر اساس هندسه، مواد و ابزارهای موجود پیشنهاد می دهند.
  • نظارت بر ضرورت و کنترل بسته-Loop: سنسورهای ارزان (دوربین های حرارتی، انتشار آکوستیک، سنسورهای نیرو) داده های زمان واقعی را به نرم افزار CAM تغذیه می کنند، و اجازه می دهد تا تنظیمات چاپ متوسط به ضخامت لایه، تغذیه یا عمق ماشینکاری.این فرآیندهای هیبریدی را قوی تر برای محیط های تولیدی می کند.
  • [FLT:] قطعات چند منظوره و کاربردی درجه بندی شده: استراتژی های CAM باید به طور همزمان رسوب چندین ماده (به عنوان مثال، یک پوسته خارجی سخت با یک هسته مجاری) و سپس انتقال ماشین که به مناطق گرادیان احترام می گذارد، این راه ها برای ابزار و ایمپلنت های سفارشی درجه بندی شده است.
  • همکاری مبتنی بر ابر برای ساخت توزیع شده: فایل های هیبریدی CAM بزرگ و پیچیده هستند. پلتفرم های Cloud تیم های از راه دور را برای شبیه سازی و بهینه سازی ابزار، به اشتراک گذاری بهترین شیوه ها و حتی تغذیه دوقلوها دیجیتال با داده های ماشین زنده، تسریع در استفاده از روش های هیبریدی در سراسر زنجیره های عرضه.

از آنجایی که این تکنولوژی ها بالغ هستند، مانع ورود به تولید هیبریدی در حال حاضر کاهش می یابد، تولید کنندگان تجهیزات مانند DMG MORI، Mazak و Matsuura ارائه دستگاه های افزودنی یکپارچه است که فراتر از R&D به تولید کم حجم عرضه می شوند. CAM با ساخت ماژول های اختصاصی که تفاوت های هر دو جهان را درک می کنند، پاسخ می دهند.

نتیجه گیری

چاپ 3D جایگزین CAM نیست - آن را دوباره تعریف می کند تاثیر تولید افزودنی بر استراتژی های CAM برای تولید هیبریدی عمیق است: ابزار سازگار که تغییر بین رسوب و حذف، برنامه ریزی فرایند که حساب برای تاریخ حرارتی، و بهینه سازی توپولوژی است که به چالش های در قابلیت همکاری نرم افزار، هماهنگ سازی، و داده های مواد باقی می ماند، مسیر روشن است، استراتژی های تولید بی سابقه، بدون ارزش گذاری برای تولید قطعات ضروری برای تولید کنندگان، و پیچیده، به دنبال کردن قطعات ضروری است.