השילוב של הדפסה תלת-ממדית בייצור תעשייתי עיצב מחדש את האופן שבו חברות ניגשות לאסטרטגיות ייצור ממוחשבות-אידד (CAM). כמו ייצור היברידי - ההיתוך של תוספים ותהליכים תת-פרקטיביים - עלייה בדרכי השתן על פני המרחב האווירי, הרפואה, ותעשיית הרכב, זרימת העבודה של CAM חייבת להתפתח כדי להתמודד עם המורכבות של העברת בין שכבתיים לבין הסרת חומרים מדויקים.

הבנה של ייצור היברידי: יותר מ- Sum of its Parts

ייצור היברידי משלב ייצור תוספים (AM) עם תהליכים תת-אקטיביים כמו CNC machining, שחיקה, או EDM. העיקרון הליבה הוא למנף את חופש העיצוב של הדפסה תלת-ממדית כדי ליצור צורות ליד-נט עם תכונות פנימיות מורכבות, ולאחר מכן לסיים משטחים קריטיים להשיג סובלנות הדוקה באמצעות מאצ'ינג. גישה זו מבטלת את הצורך בכלי ייעודי, מצמצם פסולת חומרית, ומקצרת את הזמן מורכב.

בפועל, ייצור היברידי יכול להתרחש בשתי תצורה: sequential (חלק הוא 3D מודפס, ולאחר מכן עבר מכונת CNC נפרדת) או משולב (כלי מכונה יחיד משלב ראשי פיזור תוספת עם ספין-פרקטיביים). האחרון הוא חזק במיוחד עבור תיקון ו remanufacturing, כפי שניתן להוסיף חומר לרכיבים שחוקים ולאחר מכן מכונה חזרה כדי specive אסטרטגיות חייב לתאם תוספים עם כלי מכניקה תרמיים עם , ניהול חומרים, ועיוותים.

כיצד 3D הדפסה כונן שינויים ב-CAM אסטרטגיות

1 אינטגרטיבית של תהליכים מעורבים

תוכנת CAM המסורתית מייצרת כלי עבור תהליך תת-קרקעי יחיד: כלי חיתוך מסיר חומר מבלוק מוצק.עם ייצור היברידי, מערכת CAM חייבת לייצר נתיבים כי תחילה ראש הדפסה כדי לבנות שכבת חומר-על-ידי-שכבה, ולאחר מכן לעבור כלי מנקה עבור השלמת פני השטח.זה דורש אלגוריתמים כלי הסתגלות אשר מבינים את הגיאומטריה המתפתחת של החלק יכול להתאים עבור מעבר זוויות, תמיכה, מבנים מכניים של חומר מודפס.

פלטפורמות CAM מודרניות כמו FLT:0 (Autodesk Fusion 360FLT) 1 ו- (FLT:2 Mastercam Additiveph 3) מציעים כעת מודולים היברידיים ייעודיים.מערכות אלה באופן אוטומטי חלק לאזורים המתאימים ביותר לתוסף (התראות פנימית מורכבת, קירות דקים) ו- subtractive (משטחים, נמסילים, חוטים).

תכנון תהליכים: זמן וטמפרטורה

אחת ההשפעות הגדולות ביותר של הדפסה תלת מימדית על אסטרטגיות CAM היא הצורך בתכנון תהליכים אמיתי - לא רק תכנון תנועה. בייצור היברידי, ההיסטוריה התרמית של החלק משפיע ישירות על הדיוק הסופי. כמו כל שכבה מופקד, בניית חום יכול לגרום ללחצים מתפתלים או שאריות כי מאוחר יותר machining עובר חייב לתקן. CAM אסטרטגיות עכשיו משלבות סימולציות כי לחזות עיוות תרמי באופן אוטומטי ולהתאים את הרצף של תוספת או עובריסרב לזמני קירור.

לדוגמה, בהרכבות אנרגיה ישירות (DED) היברידיות, מערכת CAM עשויה לתכנן מעבר מחוספס עם שיעור פוזיציה גבוה יותר לבנות את הצורה הגדולה, ואחריו מעבר סיום עם שיעור נמוך יותר דיוק, ולאחר מכן עובר מאצ'ינג אור.הריצוף זה מונע על ידי התנהגות מוצקה של החומר וקיבולת הקירור של המכונה יכול אפילו לייצר אסטרטגיות "repare" עבור כלים ישנים, שבו מת כלי שבץ, כלומר, כלומר, מחשב את הכלים החדשים, אשר ממות עם כלי הקירבה, אשר מות תאים חדשים, או המחשב, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הנפח, כלומר, כלומר, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, אשר מות תאים חדשים, אשר מות מת עם כלי הקירבה, כדי ליצור את הכלים הישן, אשר מות, אשר מות, אשר מות, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כדי ליצור את הכלים הישן, כלומר, כדי

אופטימיזציה ל-Hyated Builds

אופטימיזציה טופולוגיה כבר זמן רב בשימוש בעיצוב של ייצור תוספים, אבל שילוב שלה לאסטרטגיות CAM פתח אפשרויות חדשות עבור תהליכים היברידיים. על ידי אופטימיזציה של מבנה פנימי של חלק עבור כוח ויעילות חומרית, מערכת CAM יכולה ליצור צורה קרובה לאינטרנט הדורשת מינימום מאצ'ינג.עם זאת, עיצובים טופולוגיים-אופטימיים לעתים קרובות תכונה, גיאוגרפיות אורגניות-פורות כי הם מאתגרים לתקן או מכונה ללא עבודה מותאמת אישית.

אסטרטגיות CAM כוללות כעת "אופטימיזציה של טופולוגיה של מחשוב" שבו מגבלות אופטימיזציה חשבון עבור נגישות כלי, אורך כלי, ואת הצורך לאתר datums עבור פעולות הבאות.זה מוביל עיצובים שאינם רק קלים יותר אבל גם קל יותר לסיים עם מילימטרים סטנדרטיים סוף.התוכנה CAM ואז ליצור מבנים תמיכה כי להכפיל כמו ריצוף מאצ'ינג, צמצום זמן ההתקנה.

יתרונות מרכזיים של 3D הדפסה-Informed CAM אסטרטגיות

  • (FLT:0) אספקת פסולת חומרית:FLT:1 תהליכים מצטברים חומר רק במידת הצורך, ואסטרטגיות CAM יכולות למזער עוד יותר פסולת על ידי קינון חלקים מרובים או באמצעות גבהים של שכבת משתנה.
  • (ב) ,0) זמני עופרת קצרים יותר: FLT:1 לנטרל עובש כלי הקטנת מספר ההתקנה יכול לדחוס קווי זמן ייצור משבועות עד ימים עבור חלקים נמוכים.
  • (FLT:0)Enhanced design Freedom:FLT:1 ערוצי קירור פנימיים מורכבים, מבני יבול תואמים, וצורות אורגניות הופכות להיות מעשה ידי אדם ללא מעברים מצופים יתר.
  • (FLT:0)Repair ו- remanufacturing יכולות:FLT:1 אסטרטגיות היברידיות CAM מאפשרות תיקון ישיר של רכיבים בעלי ערך גבוה כגון להבים טורבינות, תבניות הזריקה, ומקרי מוות, להאריך את חיי השירות שלהם.

אתגרים בהטמעת אסטרטגיות היברידיות CAM

למרות ההבטחה, שילוב הדפסה תלת מימדית לתוך זרימת עבודה CAM אינו ללא מכשולים.הבאים הם האתגרים המשמעותיים ביותר העומדים כיום בפני יצרנים:

תוכנה Interoperability ו- Data Exchange

ייצור היברידי דורש חילופי נתונים חלקה בין CAD, CAM, ותוספים לבנות מעבדים.בעוד שתקנים כמו STEP-NC מתעוררים, מכונות רבות עדיין מסתמכות על פורמטים קנייניים. CAM חייבות לייבא קבצים מבוססי voxel או מבוסס שכבה, לצד G-code קונבנציונלי, אשר יכול להוביל לגרסה שגיאות או אובדן של נאמנות גיאומטרית.

תהליך Synchronization Complexity

תיאום ראש התוסף והספין-לומה התת-אקטיבית בתוך אותה מכונה דורש תזמון מדויק.אם ראש ההדפסה הפיקד חומרים מהר מדי, החלק יכול לחמם ולעוות; אם הסימון מתחיל לפני שהחומר החל איתן, כוחות חיתוך יכולים לגרום לדעומנציה. CAM אסטרטגיות חייב לדמות גם את העומס התרמי והמכושי באותה סביבה, הדורשות עוצמה חישובית משמעותית לעתים קרובות להסתמך על מודלים פשוטים, אך ורקד, עם אזור בקרה פעיל.

הגבלות חומריות

לא כל החומרים יכולים להיות מודפסים ומכונה עם הצלחה שווה. ⁇ ביצועים גבוהים כמו Inconel ו titanium הם נוטים לעבוד קשה במהלך הסימון, בעוד הפרמטרים הדפסה שלהם חייב להיות מבוקר בקפידה כדי למנוע סדקים. בצד השני, פולימרים ומורכבים עשויים לדרוש מהירויות מאצ'ין שונות וכלי למניעת התכה או זיוף. CAM אסטרטגיות צריך מסד נתונים נרחב כי לספק גבהים רבים, ומחסור זה יכול להיות מהירויות של חנויות פחות.

עתיד אסטרטגיות CAM עבור ייצור היברידי

במבט קדימה, כמה מגמות עוד יותר סחפו אסטרטגיות CAM בהקשר של הדפסה תלת-ממדית:

  • (FLT:0) AI-Driven Toolpathation: ההרחבה של Machine Learning יכולה לנתח מחזורי הדפסה ו-machine כדי לחזות רצפים אופטימליים של כלי רכב, צמצום מערכות המשפט וטרור. מצפה CAM המציעות באופן אוטומטי אסטרטגיות היברידיות המבוססות על גיאומטריה חלקית, חומר, וכלים זמינים.
  • (FLT:0) In-Process Monitoring and Closed-Loop Control:FLT:1 חיישנים זולים (מצלמות ותרמאליות, פליטה אקוסטית, חיישני כוח) יאכילו נתונים בזמן אמת לתוך תוכנת CAM, שיאפשרו התאמות ביניים לשכבות, להאכיל, או עומק מכונן.זה יגרום לתהליכים היברידיים חזקים יותר לסביבות ייצור.
  • (FLT:0)Multi-Material ו-functionally Classd Parts:Felo1 אסטרטגיות CAM יצטרכו להתמודד עם פיזור בו זמנית של חומרים מרובים (למשל, מעטפת חיצונית קשה עם ליבה דוקטרקטית) ולאחר מכן מעברי מכונה כיבוד אזורי הקידוד.זה פותח דרכים עבור כלי מותאמים אישית ושתלים.
  • (FLT:0Cloud-based Collaboration for Distributed Manufacturing:Build:FLT) 1:1 קבצים היברידיים CAM הם גדולים ומורכבים.פלטפורמות ענן יאפשרו לצוותים מרוחקים לדמות ולייעל את הכלים, לשתף את התרגילים הטובים ביותר, ואפילו להאכיל תאומים דיגיטליים עם נתוני מכונה חיה, תוך הקטנת אימוץ של שיטות היברידיות על פני שרשרת אספקה.

ככל שהטכנולוגיות האלה בוגרות, המחסום לכניסת הייצור ההיברידי כבר יפחת, יצרני ציוד כמו DMG MORI, מאק ומטסוורה מציעים מכונות משולבות של תוספים, אשר מאומץ מעבר ל-R&D לייצור נמוך כרכים. CAM ספקי תוכנה מגיבים על ידי בניית מודולים ייעודיים שמבינים את קצבאות שני העולמות.

מסקנה

הדפסה 3D אינה תחליף CAM - היא מגדירה מחדש את זה.ההשפעה של ייצור תוספת על אסטרטגיות CAM עבור ייצור היברידי הוא עמוק: כלים מתאימים כי שינוי בין פוזיציה והסרת, תכנון תהליך כי חשבונות להיסטוריה תרמית, אופטימיזציה טופולוגי כי מכבד מגבלות מאצ'ינג. בעוד אתגרים בהתערבות תוכנה, סינכרוניזציה, והנתונים החומריים נשארים, המסלול הוא ייצור ברור, על ידי אסטרטגיות מורכבות, להישאר יעיל יותר, ללא שינוי יעיל של תהליכים סטנדרטיים, ללא שינוי יעיל יותר, הוא יעיל יותר, כדי לפתח תהליכים סטנדרטיים, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר תחרותית משקל, הוא יעיל יותר, הוא יעיל יותר, כי הוא יעיל יותר, כי הוא יעיל יותר, כי הוא יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר עבור תהליכים סטנדרטי עבור תהליכים סטנדרטי עבור תהליכים סטנדרטיים עבור תהליכים סטנדרטיים סטנדרטיים, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, הוא יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, הוא יעיל יותר, 000 יעיל יותר, יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר,