Hybride productie vermindert materiaalverspilling met meer dan 50% in lucht- en ruimtevaart- en medische onderdelen

Materiaalverspilling is altijd een lastig probleem geweest bij de productie van artikelen. Aanzienlijke hoeveelheden materiaal worden verspild in verschillende industrieën, zoals de lucht- en ruimtevaart, medische implantaten en uiterst nauwkeurig gereedschap; niet alleen dat, maar de situatie schendt ook de doelstellingen van milieuvriendelijkheid. Hybride productie , dat 3D-printen met metaal met elkaar verbindt  en CNC-bewerking  samen, blijkt de juiste aanpak te zijn voor onderdelen met een hoge afvalfactor. Fabrikanten zullen door het naast elkaar bestaan van tegengestelde technologieën – additief en subtractief – de  materiaal afval minstens met 50% , en zal nog steeds in staat zijn om de gevraagde nauwkeurigheid voor de cruciale onderdelen te leveren. In het resterende deel van deze tekst gaan we de verbazingwekkende resultaten van hybride productie bespreken en waarom dit wordt beschouwd als een nieuw tijdperk van B2B-activiteiten.

Wat is hybride productie?

De hybride productiemethode is de combinatie van additive manufacturing  en subtractieve CNC-bewerking . Het wordt gebruikt voor het maken van complexe onderdelen, voornamelijk met 3D-printen van metaal; bovendien hebben traditionele methoden problemen bij het creëren van dergelijke interne geometrieën en kanalen. Het harde werk en de speciale handelingen, zoals het gebruik van machines om oppervlakken, gaten en onderdelen te repareren die hoge precisie vereisen, worden gedaan via de CNC-machine.

Deze dubbele strategie is het antwoord op zowel het tot nu toe niet erg flexibele CNC-model als de ontoereikendheid van de maatprecisie die een 3D-printer met zich meebrengt. Het scenario wordt beter als een bedrijf conventionele en additieve productie combineert, omdat ze sneller kunnen produceren, materialen kunnen besparen en tegelijkertijd een betere kwaliteit kunnen leveren.

Belangrijkste voordelen:

• Minder afvalmateriaal vergeleken met volledig subtractieve bewerking.
• Mogelijkheid om complexe, lichtgewicht ontwerpen te produceren.
• Verbeterde maatnauwkeurigheid door CNC-afwerking.

Een van de meest overtuigende voordelen van hybride productie is het vermogen om materiaalverspilling drastisch te verminderen. Zo werkt het:

1. Additive Manufacturing minimaliseert overtollig materiaal

Metaal 3D-printen houdt in dat slechts een deel van de structuur wordt aangevuld met materiaal. Traditioneel CNC frezen  is anders en er worden grote blokken metaal uitgesneden, terwijl bij additieve productie onderdelen laag voor laag worden gemaakt. Omdat de lagen op elkaar worden gelegd, wordt de materiaalverspilling verminderd.

2. CNC-precisieafwerking Grenzen aan snijden

De prioriteit van CNC-bewerking in een hybride workflow is niet het ruw snijden van het hele werkstuk, maar het werken aan kritieke oppervlakken, gaten en tolerantiegevoelige kenmerken . Op deze manier wordt precisie gegarandeerd op het gebied waar dit het meest nodig is, terwijl de hoeveelheid verwijderd materiaal tot een minimum wordt beperkt.

3. Geoptimaliseerde interne structuren verminderen de bulk

Hybride productie biedt ontwerpers de mogelijkheid om roosterstructuren, holle kanalen en lichtgewicht geometrieën toe te passen . Ondanks de verminderde hoeveelheid metaal zullen deze eigenschappen nog steeds voor kracht zorgen.

Effect in de echte wereld: De lucht- en ruimtevaartindustrie is erin geslaagd het afval dat wordt geproduceerd door de onderdelen die met behulp van hybride productie zijn gemaakt, met 50-60% te verminderen, wat op zijn beurt lagere kosten voor grondstoffen en minder energie voor machinale bewerking en recycling betekent.

Waar wordt hybride productie voor gebruikt?

Hybride productie is vooral waardevol in sectoren waar hoge precisie, lichtgewicht constructies en kostenefficiëntie van cruciaal belang zijn.

1. Lucht- en ruimtevaart

Motoronderdelen, structurele beugels en koelkanalen profiteren van de mogelijkheid om complexe interne kenmerken te printen. Door metaaladditieve productie te combineren  met 5-assige CNC-afwerking kunnen lucht- en ruimtevaartingenieurs onderdelen produceren die zowel lichtgewicht als zeer duurzaam zijn.

2. Medische implantaten

Op maat gemaakte implantaten zoals heupgewrichten, tandheelkundige armaturen en wervelkolomapparatuur zijn haalbaar voor unieke patiënten . Het gebruik van hybride productie levert resultaten op met de hoogste kwaliteit van het oppervlak, materiaalbehoud en strenge tolerantiecriteria, terwijl de afvalproductie wordt teruggedrongen om aan de zeer beperkte medische normen te voldoen.

3. Hoogwaardige industriële mallen

Het is mogelijk om complexe mallen met ingewikkelde koelkanalen of holtes te maken door gebruik te maken van additieve productie en deze vervolgens te perfectioneren door CNC-bewerking . Het product zal duurzamer zijn , en er zal minder verspilling van grondstoffen zijn .

Kosten- en duurzaamheidsvoordelen

Het terugdringen van materiaalverspilling is niet alleen winst voor het milieu, het levert ook substantiële kostenvoordelen op :

• Verlaagde grondstofkosten:  Een van de grote voordelen die ontstaat als een bedrijf het gebruik van metaalmaterialen voor het onderdeel beperkt, is de enorme kostenbesparing van dure metalen zoals titanium- en nikkellegeringen.
• Verlaagde kosten voor afvalverwerking en recycling: Het gebrek aan schroot vermindert de behoefte aan zowel investeringen als uitgaven aan opwerking of dumpen.
• Ondersteuning van doelstellingen op het gebied van ESG en groene productie: Een bedrijf kan tegelijkertijd een pleitbezorger van duurzaamheid zijn, een bedrijfsimago versterken en zich aan de milieuregels houden, als het dat wil.

De onderzoeken illustreren het potentieel van hybride productie om de materiaalkosten met 50% te verlagen tegelijkertijd het energieverbruik bij de bewerking verminderen. Dit staat synoniem voor grotere marges en effectievere operationele procedures voor de inkoop- en productiemanagers.

Belangrijke overwegingen bij het implementeren van hybride productie

Voor bedrijven die hybride productie willen omarmen, moeten verschillende kritische factoren in overweging worden genomen:

1. Ontwerpoptimalisatie

Onderdelen moeten zo worden ontworpen dat ze het meeste uit 3D-printen halen voor ingewikkelde vormen; toch moeten ze compatibel zijn met CNC-afwerking voor de belangrijkste oppervlakken. Het gladde ontwerp vermindert het aantal pogingen en zorgt voor het beste gebruik van het materiaal.

2. Apparatuurselectie

Voor hybride workflows zijn zowel metaal-3D-printers nodig  en zeer nauwkeurige 5-assige CNC-machines  die in staat zijn om met nauwe tolerantieniveaus te werken.

3. Workflowplanning

Een goed gedefinieerd proces:meestal eerst additief, daarna subtractief —waarborgt kwaliteit, herhaalbaarheid en kosteneffectiviteit. Nauwe samenwerking tussen ontwerp-, engineering- en productieteams is essentieel.

Samenvatting

De opkomst van hybride productie is een krachtige innovatie in de productie van onderdelen met hoge marges. Door een alliantie van 3D-printen van metaal en CNC-bewerking kunnen fabrikanten de materiaalverspilling met meer dan 50% verhogen , verhoog de precisie van de onderdelen en verhoog ook de algehele productie-efficiëntie. Sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart en de medische implantaten zijn begonnen hun winst te verbeteren, en hybride workflows zijn niet alleen geïntroduceerd als een tijdelijk spel, maar ze zijn ook een slimme keuze voor betaalbare en milieuvriendelijke productie.

Wilt u zelf de voordelen zien van hybride productie voor uw productie, afvalvermindering en componentprecisie? Neem vandaag nog contact met ons op  om de gesprekken te voeren over de exacte oplossingen, het opzetten van de workflow en de eerste apparatuuraanbevelingen voor het volgende project.

Veelgestelde vragen

Vraag 1:Welke soorten materialen kunnen worden gebruikt bij hybride productie?

Metalen zoals titanium, roestvrij staal, aluminiumlegeringen en superlegeringen op nikkelbasis worden vaak gebruikt.

Vraag 2:Hoeveel materiaal kan er daadwerkelijk worden bespaard met behulp van hybride productie?

Toepassingen in de praktijk tonen een vermindering van 50-60% aan grondstoffenverspilling aan in vergelijking met traditionele CNC-bewerking.

Vraag 3:Welke industrieën profiteren het meest van hybride productie?

De luchtvaart-, medische implantaten-, hoogwaardige industriële matrijzen- en precisiegereedschapsindustrieën behalen het grootste voordeel.

Vraag 4:Is voor hybride productie gespecialiseerde ontwerpsoftware nodig?

Ja, CAD/CAM-software die zowel additieve als subtractieve processen kan verwerken, is essentieel voor de optimalisatie van de workflow.

Gerelateerde handleidingen