Metaal Additieve Fabricage: De trend die moderne productie vormt

De laser cladding head voor WFL Millturns installeert direct in de machines' B-as spindels. Foto credit: WFL Millturn Technologies.

Additieve fabricage (AM), technologie die 3D componenten laag-voor-laag bouwt, blijft evolueren. Eenmaal een tool primair gebruikt voor het prototypen van onderdelen in kunststoffen, begint het de productieontwerp- en productiewereld op een meer significante manier te beïnvloeden met het avontuur van metaalonderdelen printen. Kortom, deze techniek biedt voordelen in dat het complexe, gecontourde ontwerpen kan produceren die uitdagend, zo niet onmogelijk, zouden zijn om te creëren op conventionele bewerkingsapparatuur (zoals conformele koelkanalen binnen injectiegieten). Onderdelenontwerpen kunnen ook verfijnd worden voor verminderd gewicht behoudend (of verbeterend) structurele integriteit door concepten toe te passen zoals generatief ontwerp.

Dat gezegd hebbende, is AM een technologie die bewerking complementeert, maar niet zal vervangen. Interessant genoeg, is er geen duidelijkere manier om dit punt te accentueren dan te kijken naar het toenemende aantal machine tool bouwers die additieve toevoegen aan hun subtractieve apparatuurplatforms.

Virtueel alle AM-gebouwde onderdelen hebben een of andere vorm van postprocessing operaties nodig. Dit kan frezen, boren, garen of draaien alsook slijpen of polijsten omvatten. Door additieve en subtractieve op één platform te combineren, kan work-in-process geëlimineerd worden alsook de kapitaalapparatuur die vereist is om een additief gegroeid onderdeel te voltooien. Plus, AM kan gebruikt worden om kleine, complexe kenmerken toe te voegen aan grote, bewerkte onderdelen. Of, voor reparatiewerk, kan materiaal toegevoegd worden aan versleten onderdelen die dan weggebewerkt kunnen worden om ze terug te brengen naar OEM specificaties.

Video's hieronder tonen deze typen applicaties. Bijvoorbeeld, AM processen zoals laser cladding zijn toegevoegd aan diverse bewerkingsplatforms, inclusief draai-freesmachines en vijf-as machines. Een bijbehorende video online toont een voorbeeld van de eerste: een WFL M80X Millturn waarin de laser head installeert in de B-as freespindel om materiaal toe te voegen aan een heel groot component. Laser verharding van selecte kenmerken kan ook uitgevoerd worden.

In dit geval van een Mazak Integrex i-400SAM getoond met additieve om kenmerken toe te voegen aan een lang feedscrew component, is de AM laser deposities head (drie zijn beschikbaar met varierende bundeldiameters voor dit model) niet gemonteerd in de machine's B-as freespindel. In plaats daarvan installeert het in een toegewijde, kantelbare unit, en ongebruikte laser heads worden buiten de werkzone opgeslagen, net zoals hulpmiddelen in een bewerkingscentrum's automatische hulpmiddelwisselaar carrousel.

Een andere video toont een voorbeeld van reparatiewerk. Hierin gebruikt een vijf-as Tongtai AMH-630 een AM laser cladding head die in de machine's freespindel past om Inconel 718 materiaal te depositeren op de versleten puntens van turbine wieltjes dat dan bewerkt wordt, achterlatend de OEM-gespecificeerde gecontourde vormen.

Software voor deze hybride applicaties blijft ook evolueren, net als de hardware. Dit wordt gedemonstreerd in een video die de productie toont van een Inconel 625 blisk met Autodesk Fusion 360 en PowerMill software op een Mazak Variaxis J-600/5XAM hybride machine met Seco Tools' solid karbide en keramische hulpmiddelen. In plaats van te beginnen met een groot billet materiaal dat weggebewerkt zal worden om de blisk te creëren, begint het werkstuk met de naaf en de wieltjes worden dan additief gegroeid en bewerkt tot vorm en maat.

Toch, hoe programmeer je een multi-tasking machine met additieve capaciteit? Een lange maar informatieve video neemt je stap-voor-stap door het programmeringsproces voor een rotatief onderdeel met wieltjes gecreëerd via AM en daarna afgebewerkt met Siemens NX CAM.

En, wat over offline simulatie die zo belangrijk is voor complexe bewerkingswerk? CGTech's Vericut additieve module simuleert zowel additieve als traditionele bewerking (frezen of draaien) mogelijkheden van hybride machines met dezelfde NC code. Het leest de laser parameters, controleert laser wattage, stroom van dragagas en metaalpoeder specifiek voor elke job en materiaaltype, detecteert dan mogelijke botsingen tussen de machine en additief onderdeel terwijl het geprint wordt wat in een andere video beschreven wordt.

Natuurlijk is er de mogelijkheid om AM heads toe te voegen aan diverse andere typen machine platforms. Bijvoorbeeld, 3D Hybrid Solutions kan add-on heads leveren voor metaal 3D printen via diverse methoden van depositie, inclusief laser smelten van poeder spuit, boog smelten van draad voeding en hoge-snelheid koude spuit van metaalpoeder. Het lijkt dat dit idee de goedkeuring heeft van de U.S. Marines zoals uitgelegd in dit verhaal.

Is metaal AM op je radar? Of, gebruik je 3D kunststof printers in je winkel voor prototyping, jigs, fixtures en meer? Stuur me een email op dkorn@productionmachining.com om me te laten weten.