産業用製造への3Dプリンティングの統合は、企業がコンピュータ・エイド・マニュファクチャリング(CAM)戦略にどのようにアプローチするかを根本的に形づけています。ハイブリッド・マニュファクチャリングとして、添加剤とサブトラクティブ・プロセスの融合が、航空宇宙、医療、自動車分野、CAMワークフローの横断的牽引に関与し、レイヤード・デキュメンテーションと精密な材料除去の間の移動の複雑さを処理し、CAMのワークフローは進化し、CAM戦略に関する3Dプリンティングの具体的な影響、ハイブリッド・ファクチャリング、およびファクチャリング・ファクチャリング、およびファクチャリングの課題を解決します。

ハイブリッド製造の理解:その部品のサムよりも

ハイブリッド製造は、CNC加工、研削、EDMなどのサブトラクティブなプロセスで、添加剤製造(AM)を組み合わせています。コアの原則は、複雑な内部機能で近日型印刷の設計自由を活用し、重要な表面を仕上げ、加工によるタイトな耐容性を実現することです。このアプローチは、専用のツーリングの必要性を排除し、材料廃棄物を削減し、複雑な部品のためのリードタイムを短縮します。

実際には、ハイブリッド製造は、2つの構成で起こります:シーケンシャル(パートは3Dプリントされ、別のCNCマシンに移動します)または統合(単一工作機械は、サブトラクティブスピンドルと添加剤の蒸着ヘッドを結合)。 後者は、特に修理と再製造のために強力であり、材料は、摩耗したコンポーネントに追加され、その後、仕様に戻す機械化することができます。 CAM戦略は、したがって、加工ツールパスと添加剤ツールパスを調整し、材料の堆積率を管理し、熱硬化時に考慮する必要があります。

CAM戦略で3Dプリンティングドライブの推移

1. 混合されたプロセスのための適応性のあるツールパス生成

従来のCAMソフトウェアは、単一の従順なプロセスのためのツールパスを生成します。切削工具は、固体ブロックから材料を削除します。ハイブリッド製造では、CAMシステムは、最初に材料層を組み立てるためにプリントヘッドを指示し、表面仕上げのためのフライス工具に切り替えるパスを生成しなければなりません。これは、部品の進化した幾何学を理解し、オーバーハング角度、サポート構造、および印刷材料の機械的特性を調整することができる適応型ツールパスアルゴリズムを必要とします。

現代のCAMプラットフォームは、[Autodesk Fusion 360[と[] Mastercam Additive]]のようなもので、専用のハイブリッドモジュールを提供します。 これらのシステムは、自動的に、添加剤(複雑な内部格子、薄い壁)とサブトラクティブ(フラット面、退屈、スレッド)に適した領域に部分を分割します。 CAMソフトウェアは、その後、CAMソフトウェアは、単一の手順と操作を最小限に最小限に抑えるために、しばしば補間添加およびサブトラクアライメントをスケジュールします。

2. プロセス計画:時間および温度の同時性

CAM戦略上の3Dプリンティングの最大の影響の1つは、単なるモーションプランニングではなく、真のプロセス計画の必要性です。 ハイブリッド製造では、部品の熱履歴は、直接最終的な精度に影響を与えます。 各レイヤーが堆積されると、熱蓄積は、後で加工が正しい必要があることを警告または残留応力を引き起こす可能性があります。 CAM戦略は、現在、熱歪みを予測し、自動に冷却のための添加パスまたはインサートの回数を調整するシミュレーションを組み込んでいます。

例えば、ダイレクトエネルギー蒸着(DED)ハイブリッドでは、CAMシステムは、バルク形状を構築するためのより高い堆積率で荒れパスを計画し、その後、精度の低率で仕上げパスによって、ライト加工パスを計画することができます。 このシーケンシングは、材料の固着行動と機械の冷却能力によって駆動されます。 高度なCAMツールは、摩耗したツールや金型用の「修復戦略」を生成し、ソフトウェアが着用した領域を識別し、材料の固着動作と機械の冷却能力を計算し、新しいツールを生成し、新しいブレンドを生成することができます。

3. ハイブリッドビルドのトポロジー最適化

先端技術最適化は、添加剤製造のために設計に長年使用されてきましたが、CAM戦略への統合は、ハイブリッドプロセスの新しい可能性を開いてきました。 強度と材料の効率性の両方のための部分の内部構造を最適化することにより、CAMシステムは、最小限の加工を必要とするニアネット形状を作成することができます。 しかし、トポロジー - 最適化された設計は、多くの場合、有機、カスタムワークホールドなしでフィクスチャや機械にチャレンジしている無料のフォーム幾何学を備えています。

CAM戦略には、ツールアクセシビリティ、ツールの長さ、およびその後の操作のためにダタムを見つける必要がある最適化制約アカウントが「マシニング‐アウェアトポロジ最適化」が含まれている。これにより、より軽いだけでなく、標準エンドミルで仕上げるのが容易である設計が実現します。CAMソフトウェアは、加工フィクスとして2倍のサポート構造を生成し、セットアップ時間を削減します。

3Dプリントの重要な利点-情報化されたCAMの戦略

  • 廃棄物の低減:] 必要な場所だけに堆積材料を添加し、複数の部品をネストしたり、可変的な層の高さを使用して、CAM戦略をさらに無駄を最小化できます。
  • より短いリードタイム:]]] 金型の工具細工を排除し、セットアップの数を減らすことで、少量の部品のために数週間から数日まで生産のタイムラインを圧縮することができます。
  • [設計自由の強化:[]]複雑な内部冷却チャネル、コンフォーマル格子構造、および有機形状は、過度の加工パスなしで製造可能になります。
  • ] 修復と再製造能力:[ハイブリッドCAM戦略は、タービンブレード、射出成形金型、およびダイカストなどの高値コンポーネントの直接修復を可能にし、耐用年数を延ばします。

ハイブリッドCAM戦略の実装への挑戦

約束にもかかわらず、CAMワークフローに3Dプリンティングを統合することは障害物なしではいません。 以下は、現在メーカーに直面する最も重要な課題です。

ソフトウェア相互運用性およびデータ交換

ハイブリッド製造では、CAD、CAM、および添加剤のビルドプロセッサ間でデータをシームレスに交換する必要があります。STEP-NCのような規格が新興国では、多くの機械が独自のフォーマットに依存しています。CAMシステムは、従来のG-codeとvoxel-ベースまたはレイヤーベースのビルドファイルをインポートする必要があります。これにより、幾何学的な忠実度のエラーや損失をバージョンアップすることができます。このような努力は、このような] ASTM ISO/ASTM 52941標準は、添加製造データ交換用データ交換用ですを相互に改善するために、まだ採用されていないが改善されます。

プロセス同期複雑化

添加ヘッドと、同じ機械内のサブトラクティブスピンドルを調整するには、正確なタイミングが必要です。 プリントヘッドが材料を素早く堆積させると、部品は過熱と歪みを招くことができます。 加工が材料が凝固する前に開始すると、切断力は決定を引き起こす可能性があります。 CAM戦略は、同じ環境の熱と機械的負荷の両方をシミュレートし、重要な計算力を必要とします。 現在のソリューションは、多くの場合、単純化されたモデルに依存し、フィードバック制御付きのリアルタイムモニタリングは、アクティブな研究領域です。

素材の制限

すべての材料は、印刷され、等しい成功と機械加工することができます。 Inconelやチタンなどの高性能合金は、加工中に硬化する作業に不可欠です。印刷パラメータは慎重に制御され、割れを避ける必要があります。一方、ポリマーと複合材料は、さまざまな加工速度と融着やフレアを防ぐためのツーリングを必要とするかもしれません。CAM戦略は、さまざまな材料データベースが必要であり、各添加およびサブトラクティブステップの組み合わせのための推奨速度、フィード、および層の高さを提供します。それは、多くの小さなショップが欠落します。

ハイブリッド製造のCAM戦略の未来

今後、いくつかの傾向は、さらに3DプリンティングのコンテキストでCAM戦略を再構築します。

  • []AI-Driven Toolpath Optimization:[ マシン学習は、過去のプリントと機械サイクルを分析し、最適なツールパスシーケンスを予測し、試験-およびエラーを削減することができます。 パートジオメトリ、材料、および利用可能なツールに基づいて、自動的にハイブリッド戦略を示唆するCAMシステムを期待してください。
  • [プロセス監視とクローズドループ制御:[]安価なセンサー(熱カメラ、音響エミッション、力センサー)は、リアルタイムデータをCAMソフトウェアに送り出し、ミッドプリント調整をレイヤーの厚さ、フィードレート、または加工深さにします。これにより、ハイブリッドは生産環境のためにより堅牢なプロセスを生成します。
  • [マルチマテリアルおよび機能的にグレードされた部品:[]CAM戦略は、複数の材料の同時堆積を処理する必要があります(例えば、ダクタイルコアの硬い外部シェル)、および勾配ゾーンを尊重する機械遷移。 これは、機能的にグレードされたツーリングおよびカスタム用のアベニューを開きます。
  • []クラウドベースの分散製造コラボレーション:[ハイブリッドCAMファイルが大きく複雑です。 クラウドプラットフォームは、リモートチームがツールパスをシミュレートし、最適化し、ベストプラクティスを共有し、さらには、ライブマシンデータでデジタルツインをフィードし、サプライチェーン全体でハイブリッドメソッドの採用を加速します。

これらの技術が成熟したように、ハイブリッド製造への参入障壁が低下します。すでに、DMG MORI、Mazak、およびMatsuuraなどの機器メーカーは、研究開発を超えて、少量生産に採用されている統合添加剤-減圧機械を提供しています。 CAMソフトウェアベンダーは、両方の世界のニュアンスを理解した専用のモジュールを構築することによって反応しています。

コンテンツ

3DプリンティングはCAMを交換しません。それはそれを再定義します。ハイブリッド製造のためのCAM戦略の添加剤製造の影響は、深いです。 適応型ツールパスは、蒸着と除去の間でシフトし、熱履歴のアカウントを計画するプロセス計画、および加工制約を尊重するトポロジー最適化を計画しています。 ソフトウェアの相互運用性、同期、および材料データが残っている間、軌跡は明確です。 インテリジェントCAM戦略によって強化されたハイブリッド製造は、高付加価値のコンポーネントを生産するための標準的なアプローチになります。 追加の作業は、必要な作業を把握し、必要な作業を把握し、必要な作業を行いません。