هنگام ایجاد اجزای فلزی، مهندسان باید مزایا و معایب این دو روش ساخت یعنی پرینت سه بعدی فلز و ماشین کاری CNC را با دقت بسنجند. انتخاب روش ساخت مناسب برای عملکرد فیزیکی و اقتصادی محصول ضروری است.
ماشین کاری از طریق کنترل عدد کامپیوتر (CNC) یک استاندارد قدیمی است که در آن قطعه ای با برداشتن فلز از قطعه کار طبق یک برنامه ریزی کامپیوتری تولید می شود. پرینت سه بعدی فلز فناوری جدید روی بلوک است که در آن یک دستگاه با استفاده از فرآیند هایی مانند تف جوشی ، جوشکاری و ذوب ، یک قطعه را لایه به لایه می سازد.
همچنین بخوانید: ماشین کاری CNC و 5 تصور اشتباه رایج در مورد آن
در حالی که محبوبیت پرینت سه بعدی فلز روز به روز در حال افزایش است ، تولیدکنندگان باید به دقت در نظر بگیرند که آیا مزایای کافی نسبت به ماشین کاری CNC معمولی برای کاربرد خاص آنها را دارد یا خیر.
یک چرخ دنده فلزی ساخته شده با چاپ سه بعدی.
در اینجا پنج نکته وجود دارد که باید هنگام تصمیم گیری در مورد اینکه کدام فرآیند برای شما مناسب است به خاطر بسپارید.
1.پرینت سه بعدی فلز ” آسان” نیست
گرگ پاولسن، مدیر مهندسی برنامه‌ها و بازاریابی در Xometry، یک ارائه‌دهنده خدمات تولید بر اساس تقاضا، می‌گوید مردم در مورد پرینت سه بعدی فلز به عنوان فرایندی «آسان» فکر می‌کنند. شاید چاپ سه بعدی ارزان تر یا سریع تر باشد. گاهی اوقات این یک ارزیابی منصفانه است، به خصوص اگر قطعه دارای حفره های زیادی باشد و در ابتدای کار برای پرینت سه بعدی فلز طراحی شده باشد.
اگر این قطعه برای تولید از طریق ماشین کاری CNC طراحی شده است، شما ارزش افزوده ای را که پرینت سه بعدی فلز واقعا می تواند ارائه دهد، دریافت نمی کنید، جایی که شما با در نظر گرفتن پرینت سه بعدی فلز طراحی می کنید، رویکرد بسیار متفاوتی در تولید است.
همچنین بخوانید: مبانی تولید افزایشی
بسیاری از مردم ممکن است ندانند که پرینت سه بعدی فلز با چالش هایی همراه است. این به این دلیل است که برخلاف روش‌های سنتی ماشینکاری که در آن قطعه را با تراشیدن از یک بلوک بزرگ‌تر میسازید، چاپ سه‌بعدی فلز شامل ساختن یک قطعه از ابتدا، لایه به لایه، با استفاده از یک سری جوش‌های ریز است.
قطعات ساخته شده با پرینت سه بعدی فلز معمولاً پس از ذوب شدن پودر فلز، فشار داخلی قابل توجهی را می بینند و پس از سرد شدن مجدداً جامد می شوند. تغییر سریع دما باعث می شود که هر لایه در طول ساخت سعی کند به سمت بالا خم شود – به همین دلیل است که سازه به ساختارهای پشتیبانی متکی است تا محصول را به صفحه ساخت متصل نگه دارد. پس از تکمیل ساخت، آن پشتیبانی ها باید حذف شوند، که با خطر آسیب رساندن به ویژگی های حیاتی در این فرآیند همراه است و به ندرت به سادگی فشار دادن یک دکمه برای راه اندازی چاپگر و سپس تخلیه یک قطعه کاملاً تمام شده است.
همچنین بخوانید: فرایند متالورژی پودر و تجهیزات مربوطه
2. چاپ سه بعدی و ماشینکاری CNC نقاط قوت و ضعف متفاوتی دارند
تولید یک قطعه از طریق ماشینکاری CNC فرآیندی بسیار متفاوت از تولید آن با چاپگر سه بعدی است و ماهیت قطعه تاثیر قابل توجهی بر اینکه کدام روش برای تولید آن بهتر است دارد.
ماشینکاری CNC یک روش تولید کاهشی است که مواد از یک بلوک جامد با استفاده از ابزارهای مختلف برش برای تولید قطعه بر اساس مدل CAD حذف می شود. هرچه قطعه پیچیده‌تر باشد، زمان بیشتری برای تولید نیاز است. جنس ماده همچنین تفاوت زیادی ایجاد می کند، زیرا فلزات سخت تر به ابزارهای برش تخصصی بیشتری نیاز دارند.
در مقابل، پرینت سه بعدی شامل رشد یک قطعه بر روی یک صفحه خالی، ایجاد آن با افزودن مواد هر لایه در یک زمان است. در این مورد، پیچیدگی قطعه و ماده ای که از آن ساخته شده است، تفاوت بسیار کمتری در زمان چرخه ایجاد می کند.
همچنین بخوانید : کنترل هزینه ها در ماشین کاری CNC
دستگاه ماشین کاری CNC
3.طراحی برای پرینت سه بعدی فلز به ملاحظات متفاوتی نیاز دارد
همانطور که این دو روش ساخت در فرآیند متفاوت هستند، در نحوه رویکرد مهندسان به طراحی قطعه نیز متفاوت هستند.
در پرینت سه بعدی، قطعه باید طوری طراحی شود که جهت ساخت مجموعه را در نظر بگیرد. در حالت ایده آل برای بهینه سازی نیاز به استفاده از سازه های پشتیبان می باشد.نقش سازه های پشتیبان این است که در نبرد قطعه در مقابل صفحه ساخت پیروز شوند.این مانند یک مسابقه طناب کشی است ، شما با حدود یک و نیم اینچ از یک صفحه فولادی شروع می کنید، و اولین لایه های خود را تا آن جا ترکیب می کنید، و سپس هر لایه بعدی در بالای هر یک از ساختار قطعه ذوب می شود یا سازه های پشتیبان زیر آن.
همچنین بخوانید : پروسه پرینت سه بعدی ؛ نکاتی برای کاربران سالیدورک
در هر فرآیند چاپ سه بعدی، طراحی باید جهت گیری ثابت پایین به بالا را در نظر بگیرد. از آنجا که سازه های نگهدارنده نیز فلزی هستند، مصرف مواد، زمان ساخت و کار پس از پردازش را افزایش می دهند. باید دید چگونه می توان قطعه را به گونه ای طراحی کرد که نیاز به سازه پشتیبان را کاهش داد یا از بین برد.
4. تبدیل قطعات از ماشین کاری CNC به پرینت سه بعدی فلز می تواند چالش برانگیز باشد
شرکت‌هایی که پرینت سه بعدی را به عنوان جایگزینی برای CNC بررسی می‌کنند، اغلب به قطعاتی که قبلاً با استفاده از روش‌های تولید سنتی تولید می کردند نگاه می‌کنند و هزینه‌های تولید همان قطعه را با چاپگر بررسی می‌کنند. اما این تصمیم پیچیده تر از تعویض تجهیزات است.
ماشینکاری CNC یک روش ثابت است که برای دهه ها وجود داشته است و قطعه تولید شده توسط CNC احتمالاً قبلاً بهینه سازی های زیادی را پشت سر گذاشته است. بسیاری از مفروضات ارائه شده در فرآیند CNC باید دوباره کشف یا جایگزین شوند و در دنیای پرینت سه بعدی تأیید شوند. این مراحل ضروری باعث ایجاد پیچیدگی های بیشتری در فرآیندهای طراحی و تایید محصول می شود. در برخی موارد، مانند اختراع مجدد چرخ است.
از نظر قیمت همیشه منطقی نیست، زیرا فرزکاری یا تراشکاری ممکن است ارزان‌تر باشد و اگر واقعاً قصد دارید تعداد تولید را به صدها نسخه برسانید ، ماشینکاری سنتی تقریباً همیشه برنده خواهد بود.
ترک خوردن و تاب برداشتن رایج ترین مشکلاتی است که هنگام تلاش برای چاپ سه بعدی قطعات طراحی شده برای CNC، به ویژه برای قطعاتی که یا درشت یا بسیار نازک هستند، با آن مواجه می شوند. هنگامی که صدها یا هزاران جوش روی هم قرار می‌گیرند، تنش بسیار زیادی ایجاد می‌کند، به طور بالقوه تا حدی که جزء ترک خورده، خم می‌شود یا از صفحه ساخت جدا می‌شود و در نتیجه باعث شکستن می‌شود.
این چالش‌های فنی به دلیل هزینه ساخت‌های ناموفق، می‌تواند باعث بی‌میلی گسترده‌تر برای پذیرش چاپ سه بعدی فلزی شود. برخلاف پلاستیک های پرینت سه بعدی که هزینه های مواد بسیار پایین‌تر است، در فلز ریسک‌ها بیشتر است. با توجه به قیمت گذاری، تجهیزات و پردازش پس از آن، یک چاپ فلزی ناموفق می تواند هزاران دلار در پودر هدر رفته و بهره وری از دست بدهد. در بسیاری از موارد تا زمانی که ساخت کامل نشود، همیشه مشخص نیست که آیا یک قسمت موفق است یا خیر.
طراح تا حدودی در مضیقه است زیرا اگر قطعه در سطح معینی از اطمینان از موفقیت ساخت طراحی نشده باشد، اکثر دفاتر خدماتی در مورد ریسک کردن طرح‌های اثبات نشده با احتمال شکست بالا مردد هستند.
5.می توانید بدون پرینتر سه بعدی به خدمات پرینت سه بعدی فلز دسترسی داشته باشید
برخی از شرکت ها ممکن است متوجه شوند که گنجاندن پرینت سه بعدی فلز در عملیات خود ارزش دارد، اما بودجه ای برای خرید پرینتر سه بعدی فلزی خود ندارند. یک گزینه مناسب برای آنها می تواند دفاتر خدمات چاپ سه بعدی باشد.
این دفاتر به شما امکان دسترسی به تجهیزات صنعتی را می دهد. شما فایل سه بعدی را آپلود می کنید و اساساً فضای دستگاه را فقط برای چاپ آن رزرو و اجاره می کنید. شما فقط یک چاپگر سه بعدی فلزی ندارید، یک ماشین فروشی در کنارتان دارید که نیازهای شما را برآورده می‌کند.
در حالی که پرینت سه بعدی فلز ممکن است آن چیزی نباشد که به کار برندگان عبارت «آسانی» به آن امید داشته اند، اما همچنان این پتانسیل را دارد که بهره وری را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و به نتیجه شرکت کمک کند تا زمانی که مهندسان تکالیف خود را انجام دهند تا تشخیص دهند که آیا این کار درست است یا خیر.