Hybride productie gebruiken met metaaladditieven en subtractieve technologieën

Traditionele subtractieve productie is al jaren een betrouwbare benadering, maar ontwikkelingen in additieve productie hebben de aandacht gevestigd op de haalbaarheid ervan als een schaalbare oplossing, vooral voor maatwerk, complexe geometrie en productie van kleine series. Hybride productie omvat zowel additieve als subtractieve technieken, met name metaaladditieven, en biedt een andere flexibele maar nauwkeurige productieoplossing. De voordelen van hybride productie zijn onder meer:

• Hogere oppervlaktekwaliteit
• Hogere sterkte
• Kostenbesparing ten opzichte van traditionele methoden
• Aanpasbare benaderingen van individuele producten
• Verbeterde bevestiging

Het hybride voordeel

De eerste stap in hybride fabricage is de additieve fabricage van de hoofdvorm van het onderdeel, die de uiteindelijke geometrie moet bevatten en mogelijk extra functies bevat die later in het subtractieve fabricageproces voor klemming of locatie kunnen worden gebruikt. Aan sommige kenmerken, zoals gaten, moet mogelijk materiaal worden toegevoegd om vervorming tijdens het metaaladditiefproces te voorkomen.

We vormen ons basisproduct uit het smelten van metalen of polymeren in additive manufacturing. Deze worden samengevoegd via twee populaire methoden: 

• Selectief lasersmelten of direct lasermetaal sinteren (SLM of DLMS)
• Electron beam melting (EBM)

Volgens onderzoekers van de Western Pomeranian University of Technology bieden zowel SLM als DLMS de grootste flexibiliteit met metalen componenten. Met deze methoden kunnen fabrikanten talloze complexe geometrieën maken, zelfs op schaal. Ingewikkelde producten hebben vaak unieke, asymmetrische vormen met gebogen randen. Hoe meer designflair we introduceren, hoe groter de kans dat er tijdens de productie onvolkomenheden ontstaan.

Betere componenten maken

Voor zover 3D-printen is gekomen, is het proces niet perfect. Hybride productie stelt ons in staat om maatnauwkeurige producten te maken die anders niet met zulke nauwe toleranties waren gemaakt. Machinale bewerking, of subtractieve fabricage, corrigeert deze ruwe randen en krijgt alles binnen de vereiste tolerantie. Kwaliteitscontrole is essentieel voor een goede montage, functionaliteit en veiligheid in bepaalde toepassingen, met name voertuigen en vliegtuigen.

In veel gevallen vinden de additieve en subtractieve processen plaats op twee afzonderlijke machines. De metaaladditievenmachine zal het onderdeel bouwen, dan zal een ingenieur het verwijderen, het inspecteren op kwaliteit en ervoor zorgen dat elke vervorming acceptabel is.

Sommige hybride productie vindt echter plaats op een enkele machine. Laser-metaaldepositie (LMD) en directe metaaldepositie (DMD) koppen worden vaak toegevoegd aan metaalsnijmachines. Deze additieven zijn ideaal voor het corrigeren van onvolkomenheden of het verjongen van bestaande onderdelen, aangezien materiaal kan worden toegevoegd aan probleemplekken en vervolgens kan worden bewerkt tot de uiteindelijke vorm.

Hybride productienadelen

Afbeelding met dank aan Unsplash.

Metaalpoeders en verwante stoffen zijn de spil van hybride fabricage, en die brengen enkele veiligheidsrisico's met zich mee, waaronder een hoge ontvlambaarheid onder bepaalde omstandigheden. Bovendien zijn het kankerverwekkende stoffen die op lange termijn risico's opleveren voor onbeschermde werknemers. Fabrikanten moeten rekening houden met deze risico's en zich houden aan strenge veiligheidsvoorschriften bij het toepassen van additieventechnologie op basis van poeder.

De opstartkosten (of overgangskosten) zijn ook hoog. Additieve productie van metaal vereist zeer gespecialiseerde machines. Veiligheidsoverwegingen, zoals de hierboven genoemde bezorgdheid over ontvlambaarheid en blootstelling, dicteren ook dat speciale voorzieningen nodig zijn om de veiligheid van werknemers te waarborgen. Facilitaire ontwikkeling is ook duur. Door deze logistieke barrières kan niet elk bedrijf zwaar investeren in hybride productie.

Hoe zit het met de software?

Afbeelding met dank aan Pixabay.

Hybride productie begint met de ontwerpfase en CAD/CAM-software speelt een belangrijke rol. Ingenieurs moeten experimenteren met materialen, geometrieën, afmetingen en meer bij het maken van betrouwbare componenten. Er zijn ook ontwerpoverwegingen voor zowel de additieve als subtractieve processen die ingenieurs CAD-software nodig hebben om te verkennen. Bovendien kunnen we met FEA-simulatie analyseren hoe ontwerpen na productie zullen presteren. Tools zoals Fusion 360 blinken uit in deze gebieden. Het beste van alles is dat samenwerking op afstand in deze software is ingebakken om samenwerking over afstanden te vergemakkelijken, of het nu gaat om het team, de machines of volledige faciliteiten die ver van elkaar verwijderd zijn.

Hybride productie belooft veel en het potentieel om gedistribueerde teams samen te brengen. Hoewel het misschien niet de juiste keuze is voor alle projecten, brengt hybride productie het beste van additieve en subtractieve productie samen, waardoor nieuwe uitdagingen ontstaan ​​en nieuwe kansen worden geboden.

Probeer Fusion 360 vandaag nog uit in uw hybride productieworkflow.