Hybride manufacturing benutten: Metal additieve en subtractieve technologiën integreren

Traditionele subtractieve manufacturing is jarenlang een betrouwbare aanpak geweest, maar ontwikkelingen in additieve manufacturing hebben de aandacht getrokken naar de haalbaarheid als schaalbare oplossing – vooral voor customisatie, complexe geometrie, en kleine series productie. Hybride manufacturing combineert zowel additieve als subtractieve technieken, met name metaal additief, en biedt een andere flexibele maar nauwkeurige productieoplossing. Voordelen van hybride manufacturing:

• Hogere oppervlaktekwaliteit
• Hogere sterkte
• Kostenbesparing ten opzichte van traditionele methoden
• Aanpasbare benaderingen per individueel product
• Verbeterde bevestiging

Het hybride voordeel

De eerste stap in hybride manufacturing is de additieve fabricage van de hoofvorm van het component, die de finale geometrie moet omvatten en kan toegevoegde features bevatten voor later in het subtractieve proces voor spannen of positionering. Ook moeten sommige features zoals gaten extra materiaal krijgen om rekening te houden met deformatie tijdens het metaal-additieve proces.

We vormen ons basisproduct door het smelten van metalen of polymeren in additieve manufacturing. Dit wordt gesmolten via twee populaire methoden:

• Selectieve lasersmelting of directe laser metaalsintering (SLM of DLMS)
• Elektronenstraalsmelting (EBM)

Volgens onderzoekers van de Western Pomeranian University of Technology bieden zowel SLM als DLMS de grootste flexibiliteit met metaalcomponenten. Deze methoden staan fabrikanten toe om talloze complexe geometrieën te creëren – zelfs op schaal. Ingewikkelde producten hebben vaak unieke, asymmetrische vormen met gebogen randen. Hoe meer designflair we introduceren, hoe groter de kans op imperfecties die zich tijdens de productie ophopen.

Betere componenten creëren

Voor zover 3D-printen is gekomen, het proces is niet perfect. Hybride manufacturing stelt ons in staat om dimensioneel-accurate producten te maken die anders niet met zulke strakke toleranties gemaakt waren. Bewerken, of subtractieve manufacturing, corrigeert deze ruwe randen en brengt alles binnen de vereiste tolerantie. Kwaliteitscontrole is essentieel voor correcte pasvorm, functionaliteit, en veiligheid in bepaalde toepassingen – voornamelijk voertuigen en vliegtuigen.

In veel gevallen gebeuren de additieve en subtractieve processen op twee aparte machines. De metaal-additieve machine bouwt het onderdeel, daarna haalt een ingenieur het eruit, inspecteert het op kwaliteit, en zorgt ervoor dat eventuele deformatie acceptabel is.

Echter, sommige hybride manufacturing vindt plaats op een enkele machine. Laser metal deposition (LMD) en direct metal deposition (DMD) koppen worden vaak aan metaalsnijmachines toegevoegd. Deze additieven zijn ideaal voor het corrigeren van gebreken of het verjongen van bestaande onderdelen, omdat materiaal aan problematische plekken kan worden toegevoegd en vervolgens naar de eindvorm kan worden bewerkt.

Nadelen van hybride manufacturing

Metaalpoeders en gerelateerde stoffen zijn de sleutel van hybride manufacturing, en die introduceren sommige veiligheidsrisico's, waaronder hoge brandbaarheid onder bepaalde omstandigheden. Bovendien zijn ze kankerverwekkende stoffen die langdurige risico's vormen voor onbeschermde werknemers. Fabrikanten moeten deze risico's in rekening brengen en strenge veiligheidsregelgeving nakomen bij het adopteren van poeder-gebaseerde additieve technologie.

Opstart- (of overgangs)kosten zijn ook hoog. Metaal additieve manufacturing vereist gespecialiseerde machines. Veiligheidszorgen zoals de brandbaarheid en blootstellingsrisico's die hierboven genoemd zijn, dicteren ook dat speciale faciliteiten vereist zijn om de veiligheid van werknemers te garanderen. Faciliteitsontwikkeling is ook duur. Niet elk bedrijf kan zwaar investeren in hybride manufacturing door deze logistieke barrières.

Wat met de software?

Hybride manufacturing begint met de ontwerpfas, en CAD/CAM-software speelt een belangrijke rol. Ingenieurs moeten experimenteren met materialen, geometrieën, afmetingen, en meer bij het creëren van betrouwbare componenten. Er zijn ook ontwerpoverwegingen voor zowel het additieve als subtractieve proces die ingenieurs CAD-software nodig hebben om te verkennen. Verder laat FEA-simulatie ons analyseren hoe ontwerpen na productie zullen presteren. Tools als Fusion 360 blinken in deze gebieden. Het beste van alles: remote samenwerking is in deze software ingebouwd om samenwerking over afstanden te vergemakkelijken – of het nu het team, de machines, of volledige faciliteiten zijn die ver uit elkaar liggen.

Hybride manufacturing heeft grote beloften en het potentieel om gedistribueerde teams samen te brengen. Hoewel het niet de juiste pasvorm is voor alle projecten, brengt hybride manufacturing het beste van additieve en subtractieve manufacturing samen, wat nieuwe uitdagingen creëert en nieuwe kansen biedt.

Probeer Fusion 360 vandaag nog in je hybride manufacturing workflow.