Synergie verkennen: CNC 3D-onderdelen en metaalbewerking

De combinatie van 3D-printtechnologie en CNC-bewerking heeft de productiesector herdefinieerd. Het biedt een unieke en uitstekende mogelijkheid om nieuwe onderdelen en systemen te produceren of bestaande onderdelen en systemen te verbeteren. Er is geen sprake meer van de mentaliteit van "ofwel CNC" of "3D-geprint". Producten kunnen nu gebruikmaken van de perfect passende oplossingen die hybride productie biedt. Met een flexibelere en ideale integratie van CNC- en 3D-componenten in de sluitkom is het mogelijk om efficiëntere en niet-gerepliceerde mallen, gereedschappen en machinecomponenten te produceren. Deze paper benadert de integratie van de twee technologieën in de constructiefase. Het onderzoekt hoe synergetische relaties de efficiëntie van de systeemwerking verbeteren en de productprogrammering verbeteren in de context van de meest complexe ontwerpdoelstellingen. U zult ontdekken hoe deze opkomende strategieën voor 3D-printen en CNC-bewerking de toekomst van de maakindustrie veranderen, of u nu ingenieur, machinist of gewoon geïnteresseerd bent in geavanceerde productie.

Hoe werken 3D-printen en CNC-bewerking samen?

3D-printen en CNC-bewerking zijn verschillende technologieën die in verschillende situaties samen kunnen komen om productieprocessen te verbeteren. 3D-printen is met name geschikt voor de snelle productie van prototypes van componenten en complexe ontwerpen, terwijl CNC-bewerking van onschatbare waarde is bij het creëren van hoogwaardige, nauwkeurige onderdelen uit diverse materialen. Met de juiste integratie kunnen fabrikanten 3D-printen gebruiken om initiële ontwerpen of delicate kenmerken te ontwikkelen en CNC-bewerking implementeren om volumes te snijden en te polijsten, of om ontwerpen te verbeteren en bewerkingen te verbeteren. Een dergelijke geïntegreerde aanpak leidt tot een kortere doorlooptijd van serieproductie, minder afval en verbeteringen in de productie, waardoor het zeer efficiënt is voor zowel de productie van kleine series als voor replicatie. Het spreekt voor zich dat in deze trend de combinatie van beide waarde toevoegt en kansen creëert in de productie.

Inzicht in het CNC 3D-onderdelenproces

3D-printen, of officieel "additieve productie", is een baanbrekende techniek voor het laag voor laag creëren van driedimensionale objecten, waarbij al gebruik wordt gemaakt van digitale modellen. Het proces begint met het voorbereiden van een digitaal 3D-model op basis van wat men CAD-software of Computer-Aided Design noemt. Dit digitale bestand is ontworpen om de meest gewenste afmetingen te bereiken. Het bestand wordt vervolgens omgezet naar een formaat dat de printer kan renderen, meestal een .STL.OBJ-formaat.

Fused Deposition Modeling (FDM), stereolithografie (SLA) en selectief lasersinteren zijn de meest voorkomende technologieën in 3D-printen. Elke technologie heeft een specifieke toepassing, die draait om het materiaal en de precisie-eisen. FDM wordt bijvoorbeeld voornamelijk gebruikt bij het maken van prototypes en functionele onderdelen vanwege het gebruiksgemak en de kosteneffectiviteit. SLA is daarentegen geschikt voor de productie van zeer nauwkeurige componenten met een glanzend uiterlijk.

Schattingen geven aan dat de wereldwijde markt voor 3D-printen, die naar verwachting sterk zal groeien, in 15 een waarde van 2021 miljard dollar zal vertegenwoordigen. Deze markt kan in 68.71 groeien tot 2030 miljard dollar, met een samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 18.1%. Deze groei is te danken aan technologische vooruitgang en expertise die toepasbaar is in verschillende sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, consumentengoederen en de gezondheidszorg.

Belangrijke voordelen van 3D-printtechnologieën zijn onder meer de gunstige tijdsbestekken waarbinnen producten op een zinvolle manier door industriële spelers worden geproduceerd, de verbeterde recyclingtechnologie door het verminderen van grondstoffen, en de mogelijkheid om geometrieën te creëren die met traditionele technologieën onmogelijk zouden zijn. Zo zijn er in de gezondheidszorg bijvoorbeeld bijzondere successen geboekt met het vervaardigen van implantaten en protheses op maat voor specifieke patiënten. Ondertussen worden lichte onderdelen in de lucht- en ruimtevaart verbeterd om het brandstofverbruik te verbeteren.

Bewustwording van de stappen in het 3D-printproces en de verschillende toepassingen die het biedt, naast de voordelen ervan, brengt een groot potentieel met zich mee. 3D-printen is een gebied dat zich in een op handen zijnde technologische transformatie bevindt, met ambitieuze plannen zoals het gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) en nieuwe materialen. Het ontwerp en de productie van producten wereldwijd zullen naar verwachting ten goede veranderen.

De rol van CNC-machines in de metaalproductie

De apparaten die computerprogrammering gebruiken om gereedschappen en machines te besturen – Computer Numerical Control (CNC) – genieten met name de voorkeur in de metaalbewerking, omdat ze, wat betreft bewerking, nauwkeurigheid, snelheid en herhaalbaarheid van het proces bieden. Dergelijke machines omvatten doorgaans CNC-machines (een afkorting voor Computer Numerical Controlled Machines), computergestuurde besturingen die worden gebruikt voor het snijden, bewerken, boren, enz. van diverse materialen. Gezien de vrijwel onmogelijke precisie en de bijna onmogelijkheid om onderdelen op een andere manier te produceren, is het noodzakelijk om CNC-freesmachines aan te bieden, bijvoorbeeld in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de medische sector en alles wat te maken heeft met de verwerking van materialen en kwaliteitsonderdelen. Door CNC-machines te gebruiken, kunnen fabrikanten en ingenieurs menselijke fouten elimineren en zo de algehele efficiëntie van de apparatuur verbeteren, met name in massaproductie, met behoud van een hoge kwaliteit.

Voordelen van het combineren van 3D-geprinte onderdelen met CNC

1. Verbeterde ontwerpflexibiliteit

De combinatie van 3D-printen en CNC-frezen maakt ongelooflijke ontwerpcomplexiteiten mogelijk. 3D-printen heeft goede geometrische structuren en interne componenten, die anders zo mogelijk moeilijk te realiseren zijn. CNC-frezen daarentegen heeft een grote voorliefde voor stompe en verraderlijke details en afwerkingen die een minutieuze aanpak en variaties vereisen. En wanneer deze twee – of, meer specifiek, de drie bewerkingsprocessen – worden gecombineerd, bieden ze de ontwerper een unieke kans die voorheen onmogelijk was.

2. Kosteneffectieve prototyping en productie

 3D-printen biedt vele voordelen, zoals tijd- en kostenbesparing bij het maken van alleen de eerste onderdelen en de uiteindelijke bevestiging met CNC-apparatuur. De technologie maakt het mogelijk om grondstoffen te besparen en afval te verminderen, materiaaloverschot te minimaliseren wanneer prototypen tot een minimum worden beperkt, en het helpt om te controleren of het onderdeel goed is. Normaal gesproken is de laatste productiestap een productie met hoge toleranties, ondersteund door CNC-frezen, draaien, boren, snijden, enz.

3. Kortere doorlooptijden

Door deze technologieën te combineren, wordt de planning voor het maken van een prototype versneld. Het is nu mogelijk om complexe onderdelen te maken met 3D-printen en CNC-bewerking. In dit geval is de ene bewerking na de andere sneller dan elke bewerking afzonderlijk, als je de productie- of postproductietijd meetelt.

4. Verbeterde materiaalefficiëntie

3D-printen daarentegen berekent de benodigde hoeveelheid materiaal om een ​​onderdeel te bouwen, waardoor er veel minder afval ontstaat. Bovendien vereist de CNC-bewerkingstechniek geen aanpassingen in de uiteindelijke afmetingen. Het biedt een hoge precisie en bespaart zo tijd en vermindert de hoeveelheid afval tijdens het proces.

5. Optimale kracht en prestatie

3D-printen presteert goed met lichtere materiaalconfiguraties, terwijl CNC-bewerking consistentie toevoegt aan kenmerken met nauwe toleranties en een betere afwerking. Deze combinatie maakt het mogelijk om lichtgewicht componenten te construeren zonder dat dit ten koste gaat van de sterkte of functionaliteit.

Wat zijn de voordelen van het gebruik van 3D-geprinte onderdelen in CNC?

1. Kostenefficiënt toezicht

Voorlopige componenten kunnen worden geproduceerd met behulp van 3D-printtechnologie, waardoor de kans op materiaalverspilling in de waardeketen wordt verkleind. Materialen worden gevormd of verkregen in één proces, wat over het algemeen zowel materiaalverlies als tijdverlies door bewerking bespaart.

2. Ontwerpflexibiliteit

Het is mogelijk om met 3D-printen vormen te creëren die met conventionele methoden fundamenteel onmogelijk zijn. Deze modellen kunnen vervolgens worden verbeterd op basis van fouten die de indeling van de CNC-freesprogrammering kan veroorzaken.

3. Prototyping en testen

R&D en Early Submission helpen bij het aanpassen van overlappende ontwerpen, waardoor de uitvoeringstijd kort blijft en middelen effectief en efficiënt worden gebruikt.

4. Kortere doorlooptijden

Door 3D-printen en CNC te integreren, kunnen projecten sneller worden afgerond en worden eindproducten van hoge kwaliteit verkregen.

Hierbij zijn de verschillende kwaliteiten van de componenten sterke punten voor de langdurige werking van het product.

Verbetering van precisie en oppervlakteafwerking

CNC-bewerking verbetert de precisie en oppervlakteafwerking in processen met behulp van 3D-printen. Dit is mogelijk omdat 3D-printen complexe vormen en vormen met een gemiddelde nauwkeurigheid kan creëren, en CNC deze verder verfijnt. Zoals bijvoorbeeld is aangetoond door een moderne bewerkingsstudie, kan CNC-bewerking vaak toleranties van ongeveer ±0.005 inch bereiken, wat zeer laag is. De industrie eist dus een hoge mate van nauwkeurigheid. Bovendien helpt het gebruik van meerdere processen om de oppervlakteafwerking naar een bruikbare standaard te brengen, waardoor de ruwheid (Ra) zelden boven de 1.6 µm uitkomt, die voornamelijk door CNC-bewerkingen wordt bereikt.

Bovendien zouden de uiteindelijke kwaliteit en fouten tijdens het afwerkingsproces beter zijn dankzij verbeteringen die de 3D-printtechnologie met zich meebrengt, zoals aangepaste gereedschapspaden en realtime monitoringtools in CNC-machines. Hetzelfde rapport voorspelt dat precisietechnieken tegen 70 zullen worden toegepast bij de productie van meer dan 2025% van de producten in de industrie. Wanneer precisiebewerking en additieve productie samen worden gebruikt, vermindert dit niet alleen het materiaalgebruik, maar verbetert het ook de structurele sterkte en produceert het elementen die aantrekkelijk en tegelijkertijd zeer functioneel zijn. Een dergelijke techniek is nog meer aanwezig in sectoren die een hoge nauwkeurigheid en hoogwaardige afwerking vereisen, met name in de lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur en de automobielindustrie, waar andere algemene prestatiecriteria nog belangrijker zijn.

Kosteneffectiviteit in het productieproces

Efficiënt produceren vereist het optimaal benutten van je capaciteit, het vereenvoudigen van processen en het gebruiken van nieuwe technologieën. Ze volgen de logische redenering dat als mensen zich strikt aan de wetten van de relatie houden, de focus op lean-technieken in de productie veel verspilling zou verminderen en de productiviteit zou verhogen. Met andere woorden, door oplossingen zoals deze te vinden, kunnen we alle belemmeringen voor het bereiken van excellente productie verzoenen met kostenbeperkingen.

Maatwerk en complexe onderdelen

De industrie heeft ingrijpende veranderingen ondergaan. Verschillende sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de gezondheidszorg, vereisen op maat gemaakte en complexe componenten. De wereldwijde markt voor maatwerkproductie zal naar verwachting met 10.2% (CAGR) groeien tussen 2023 en 2030. Dit wijst nogmaals op de positieve respons op maatwerkproductie.

Onder de huidige productietechnologieën spelen 3D-printen, CNC-bewerking en meerassige machines een cruciale rol bij het met hoge nauwkeurigheid produceren van complexe componenten. Zo kunnen complexe ontwerpen worden gemaakt met 3D-printen, waardoor fabrikanten minder gietwerk hoeven te gebruiken. Dit verlaagt op zijn beurt de productiekosten en de productietijd, die ongeveer 70% korter is dan voorheen.

Bovendien vergroot de implementatie van modulaire strategieën zoals lean manufacturing de mogelijkheid om flexibele productieoplossingen te bieden. Uit industriële praktijken is gebleken dat lean manufacturing de meeste storingen met 40 procent heeft verminderd en tegelijkertijd de mogelijkheid om veel unieke ontwerpen te introduceren heeft verbeterd. Dankzij technologische ontwikkelingen zoals AI-gestuurde software en generatieve CAD kunnen producenten complexe onderdelen en geometrieën produceren zonder dat dit ten koste gaat van de productiviteit of de beperkingen op foutloosheid.

Hoe ontwerp je effectieve 3D-geprinte CNC-accessoires?

Als u op zoek bent naar goede 3D-geprinte CNC-accessoires, zorg er dan voor dat u het concept en de beperkingen van uw CNC correct hebt berekend. Gebruik CAD-programma's om nauwkeurige modellen te maken met de juiste afmetingen om uw stuk proportioneel te maken. Het gemak en de slijtvastheid zijn fundamentele aspecten, en de materiaalkeuze hangt wederom af van de beoogde functie en de belasting die optreedt tijdens het gebruik van dat specifieke accessoire. De klant kan zijn gewicht ook in een ander gewicht gebruiken, rekening houdend met hoe de wand in het ontwerp zal worden gebruikt. Vergeet niet het belang van de mesh-configuratie bij het aanpassen van de wanddikte. Het is een goed idee om de toekomst na de bouw van het testvoertuig te herzien om waar nodig verbeteringen aan te brengen.

Belangrijke overwegingen bij ontwerp en geometrie

1. Dimensionale nauwkeurigheid

Zorg ervoor dat het model correct wordt gemeten en dat de schaalwaarden worden toegepast om de gewenste functie te bereiken. Toleranties moeten gebaseerd zijn op de krimp van het materiaal. Het bereik voor de meeste processen ligt tussen 0.1 mm en 0.3 mm.

2. wanddikte

De wanddikte moet goed worden gehandhaafd om duurzaamheid en een goed afgedicht materiaal te garanderen. De meeste onderdelen vereisen een wanddikte van minimaal 0.8 mm tot 1.2 mm, ten koste van enkele gespecificeerde toepassings- en draagvermogenseisen.

3. Overhangen en ondersteunende structuren

Overhangende hoeken van 45° of lager om overmatig gebruik van ondersteunend materiaal te voorkomen. Stijlen moeten rekening houden met het eenvoudig verwijderen van steunen zonder de volledigheid van het eindproduct te schaden of de vorm ervan te vervormen.

4. Filets en afschuiningen

Zorg voor gangen op alle scherpe hoeken voor een gelijkmatige spanningsvermindering en voorkom zo breuk. Afschuiningen zijn handig om gaten te vullen; ze maken het gemakkelijk om in ruimtes te komen waar constant wordt geassembleerd of waar onderdelen nauwkeurig worden geplaatst.

5. Gaten en speling

Daarom moeten de gatgroottes worden aangepast om rekening te houden met de positieve expansie van de praktijk in belaste toepassingen. Als de situatie vereist dat de delen zonder al te veel wrijving in elkaar schuiven, dient in de praktijk een typische speling van 0.1-0.2 mm te worden aangehouden.

Het kiezen van geschikte materialen en metalen onderdelen

De beeldselectie en het ontwerp van mechanische constructies moeten verstandig zijn, aangezien een slechte materiaalkeuze de winstgevende benutting van de mechanische sterkte, levensduur en functionaliteit van het ontwerp kan beïnvloeden. Nieuwe ontwikkelingen en trends kunnen in dit opzicht helpen bij het nemen van kwaliteitsgerichte beslissingen over de materiaalkeuze en de bijbehorende normen.

1. Materiaaleigenschappen

Hieronder volgen enkele materiaaleigenschappen die doorgaans een essentiële rol spelen bij de keuze van het te gebruiken materiaal. Aluminium staat bijvoorbeeld bekend om zijn lage dichtheid en hoge corrosiebestendigheid. Het heeft een lage sterkte-gewichtsverhouding en wordt gebruikt voor voertuigen en vliegtuigen. Roestvast staal daarentegen biedt een hoge treksterkte en is goed bestand tegen elke vorm van slijtage en hitte, waardoor het kan worden toegepast in zwaardere omgevingen of bij hogere temperaturen.

2. Milieuoverwegingen

Naast mechanisch ontwerp richt de materiaalkeuze zich nu ook op het gebruik van een scope-in-scope-vaardigheid, naast mechanisch ontwerp. Alternatieve materialen vormen dus de oplossing voor het probleem van het gebruik van materialen voor entrees en stands. Statistici richten zich, naast Weston's vele waarden, vaak op een bepaald gebied van de productiewereld, wat een interessant contrast biedt met het onderzoek naar verstedelijking in de regio. Orientation en andere organisaties worden beschouwd als zusterorganisaties op basis van hun kolomoriëntatiedoel tot het einde van de observatie.

3. Kosten en beschikbaarheid

Hoewel het gebruik van materialen zoals titanium voordelen biedt, is het, gezien de hoge kosten van dergelijke materialen, essentieel om de prestatie-eisen af ​​te wegen tegen de aspecten van het gebrek aan grondstoffen. Hoogsterktestaal is bijvoorbeeld zuiniger zonder andere materialen; het zal waarschijnlijk een voorkeursalternatief zijn voor structurele toepassingen. De historische regionale gegevens van vakbladen laten zien dat de kogelprijzen van bepaalde industriële materialen, waaronder aluminium en staal, in 2023 een bescheiden momentum bereikten, te midden van de opschorting van de verdere terugval van de toeleveringsketens.

4. Testen en validatie

Praktische beperkingen vereisen grondige tests en verificatie of validatie van de mechanische eigenschappen van de metalen constructie, zoals treksterkte, HT-schalen, vermoeiingstests, enz. De ontwerpingenieur maakt ook gebruik van beproefde metingen die zijn gerapporteerd door de fabrikanten van de materialen en die mogelijk zijn vastgelegd in complete normen zoals ASTM- en ISO-certificaten. Deze zijn zeer nuttig bij het met zekerheid kiezen van het meest geschikte materiaal. De wanden of andere behuizingen, bestaande uit met kwartsvezel versterkt hars, zijn verbruiksartikelen of wegwerpartikelen of worden periodiek vervangen, zoals gebruikelijk is bij gebruik.

5. Toepassingsspecifieke richtlijnen

Bij mechanische systemen die aan hoge mechanische spanningen worden blootgesteld, hebben chroomstaalsoorten (chroom en molybdeen) waarschijnlijk de voorkeur. Koper en koperlegeringen bieden daarentegen uitstekende eigenschappen voor de elektrische doorstroming, vooral in elektrische circuits. In dergelijke constructies en bij gebruik van andere materialen wordt geschat dat een gewichtsvermindering van het composietmateriaal, zelfs in burgerluchtvaartuigen, de efficiëntie van het vliegtuig met ongeveer 15-20% kan verbeteren.

Door deze factoren te combineren met de specifieke behoeften van een bepaald project, kunnen de beste materialen en metalen componenten worden bepaald die voldoen aan de gewenste verwachtingen en die voldoen aan de nieuwe ontwerp- en duurzaamheidsprincipes.

Optimaliseren voor gereedschapscompatibiliteit en -tolerantie

Om de gespecificeerde precisieniveaus te handhaven, moet men gereedschap vermijden dat mogelijk niet werkt of te moeilijk te hanteren is. Een scherp vermogen om verschillende soorten materialen te onderscheiden en een aanzienlijk hoog niveau van vakmanschap zijn altijd vereist, aangezien dit consistent is met de meest recente ontwikkelingen op het gebied van optimalisatie voor effectiviteit en efficiëntie.

Wat zijn de uitdagingen bij 3D-metaalprinten en CNC?

Categorie	Uitdagingen bij 3D-metaalprinten	Uitdagingen bij CNC-bewerking
Materiële problemen	Hoge porositeit beïnvloedt de sterkte van het onderdeel	Moeilijkheden bij de materiaalkeuze
Structurele problemen	Barsten tijdens het afkoelen	Gereedschapsbreuk tijdens het bewerken
Procesproblemen	Restspanning veroorzaakt kromtrekken	Complexe programmeervereisten
Oppervlaktekwaliteit	Ruwe oppervlakken hebben nabewerking nodig	Onregelmatigheden in het oppervlak
Kostenfactoren	Hoge materiaal- en machinekosten	Dure gereedschappen en installaties
precisie	Dichtheidsinconsistenties in onderdelen	Het handhaven van nauwe toleranties
Setup	Complexe printerparameterafstemming	Uitdagingen bij machinekalibratie

Aanpak van mechanische eigenschappen en oppervlakteproblemen

Bij de productie mogen mechanische eigenschappen en oppervlaktekwaliteit niet worden verwaarloosd, vooral niet bij moderne productiemethoden zoals additieve productie (AM) en precisiebewerking. Om deze eigenschappen te verbeteren, is er grote behoefte aan kennis over de factoren die van invloed zijn op de gekozen materialen, de parameters van het gebruikte proces en de gevolgde procedures na voltooiing.

1. Verbeteren van mechanische eigenschappen

De best mogelijke mechanische eigenschappen worden vaak bereikt door de ingrediënten van het materiaal en het productieproces te finetunen. Zo suggereren ontwikkelingen dat het aanpassen van de warmtebehandeling bij 3D-metaalprinten om de waarden voor trekspanning en -rek en ductiliteit te verbeteren, meer dan een klein voordeel oplevert. Een onderzoekspublicatie in het Journal of Materials Processing Technology merkt op dat het aanpassen van de laagdikte en de opbouworiëntatie bij 3D-printen de kwaliteit van het onderdeel verbetert door het percentage interne luchtspleet te verlagen dat ontstaat door de luchtbellen die ontstaan ​​door het gesinterde keramiek. Er zullen ook verbeteringen in de eigenschappen van het materiaal worden verwacht vanwege diverse andere factoren, zoals het neurofuzzy-systeem, het genetische algoritme en de deeltjesgrootte. Geavanceerde composietmaterialen zoals koolstofvezelversterkte composieten zijn zeer licht, waardoor ze geschikt zijn voor de lucht- en ruimtevaartindustrie en de auto-industrie.

2. Verbetering van de oppervlaktekwaliteit

De verergering van oneffenheden is een onderwerp dat af en toe de aandacht trekt binnen de meeste geavanceerde technologische processen, met name in 3D-printen en CNC-apparatuur. Uit het onderzoek uit 2023, gepubliceerd in ScienceDirect, bleek dat nabewerkingstechnieken, zoals slijpen, polijsten en laserfinishen, tot 50% verbetering van de oppervlakteruwheid opleverden. Bovendien kunnen in-situ monitoringsystemen die tijdens de productieprocessen worden geïnstalleerd, ook helpen het aantal nabewerkingen te verminderen. Er zijn methoden zoals elektrochemisch polijsten of geavanceerde coatings voor processen die een uitstekende afwerking vereisen, zoals medische implantaten of zelfs optische apparaten.

Industrieën kunnen de sterkte en oppervlakte-eigenschappen van componenten drastisch verbeteren door gebruik te maken van verbeteringen in materiaaleigenschappen en bewerkings- en productieprocessen. Daarom wordt er continu gewerkt aan onderzoek en ontwikkeling om de eerder genoemde technieken efficiënter, zuiniger en betrouwbaarder te maken, met name voor hightechtoepassingen.

Het beheren van het productieproces en het volume

Om de parameters van het productieproces efficiënt te kunnen beheersen, is het nodig om geavanceerde automatiseringstools, digitale technologieën en een effectief logistiek beleid optimaal te benutten. Zo kunnen we voldoen aan eisen met betrekking tot productievolumes tegen zo laag mogelijke kosten en met minimale verspilling.

Hoe kunt u 3D-geprinte onderdelen implementeren in uw CNC-bewerkingsfaciliteit?

Het integreren van 3D-geprinte materialen in uw CNC-fabriek zorgt voor een soepele werking en lagere onderhoudskosten. Het is ook essentieel om ervoor te zorgen dat sommige componenten of gereedschappen binnen de fabriek met 3D-printing kunnen worden gemaakt, zoals geschikte fixtures, mallen of prototypes. Deze stap is cruciaal, omdat hier een 3D-printer wordt aangeschaft en de voor de processen relevante materialen worden geselecteerd. Er zijn specifieke toepassingen; daarom is het na het leasen van een printer nuttig om rond dezelfde productietijdlijn te plannen... bijvoorbeeld, indien mogelijk, 3D-printing gebruiken voor het snel testen van concepten of specifieke prototypes in kleine aantallen. Verbeter regelmatig de competenties van uw team door uw medewerkers realtime te trainen in het gebruik en de toepassing van technologieën, zoals 3D-printing en CNC. Uiteraard biedt dit toegang tot manieren om alle taken of taken efficiënter uit te voeren met behulp van de 3D-productiefunctie.

Het opzetten van interne systemen voor 3D-printen en CNC

Categorie	3D-printconfiguratie	CNC-instelling
Ruimtevereisten	Geventileerde ruimte met vlakke oppervlakken	Speciale, trillingsvrije werkruimte
Stroombehoeften	Stabiele stroomvoorziening, vergelijkbaar met een koelkast	Hoog vermogen voor zware machines
Apparatuur	Kies een printer op basis van materiaalbehoeften	Selecteer de machine op materiaal en precisie
Software	CAD-software voor 3D-modellering	CAM-software voor gereedschapspadprogrammering
Veiligheid	Ventilatie voor dampen, handschoenen voor het hanteren	Veiligheidsschermen, correct omgaan met gereedschap
Nabewerking	Gereedschap voor het reinigen en uitharden van onderdelen	Afwerkingsgereedschappen voor oppervlakteverfijning
Training	Opleiding van personeel in het bedienen van printers	Training in CNC-programmering en veiligheid
Samenwerking:	Gebruik managementsoftware voor workflow	Teamcoördinatie voor een complex project

De juiste technologie en printer kiezen

Verschillende aspecten, zoals materiaalbehoefte, hoeveelheid, nauwkeurigheid, productievolume en kosten, spelen een belangrijke rol bij het kiezen van de juiste technologie en printer voor uw behoeften. De ontwikkeling van 3D-print- en CNC-bewerkingstechnologieën heeft het voor bedrijven essentieel gemaakt om de specifieke invalshoeken te bestuderen waaronder deze technologieën in bedrijfsactiviteiten kunnen worden toegepast.

1. Materiële compatibiliteit

Verschillende vormen van 3D-printen en CNC-bewerking ondersteunen andere soorten materialen. Fused Deposition Modeling-systemen werken bijvoorbeeld uitzonderlijk goed met thermoplasten zoals PLA en ABS, terwijl stereolithografie het beste werkt met fijn gedetailleerde harsmaterialen. CNC-machines daarentegen kunnen grootschalige onderdelen produceren, omdat het systeem een ​​breder scala aan materialen aankan, zoals metalen (aluminium, messing) en taaie harsen. Naast flexibiliteit in productieprocessen wordt het vaak gebruikt om machines te upgraden, met name voor hoge sterkte-eisen.

2. Nauwkeurigheid en toleranties

3D-printers hebben doorgaans een laagresolutie van 100 micron of minder, wat geschikt is voor het ontwerpen van prototypes met een tolerantie binnen een redelijk bereik. De vooruitgang in moderne SLA-technologieën kan de nauwkeurigheid nog verder verhogen, met een resolutie van 25 micron, wat geschikt is voor zeer complexe modellen. Dit is het geval bij CNC-freesmachines, waar de vervolgens haalbare toleranties in de orde van ±0.001 inch liggen, cruciaal bij het werken met zeer nauwkeurige componenten.

3. Productiesnelheid en schaal

FDM-printers zijn direct inzetbaar voor het produceren van ontwerpgetrouwe onderdelen tegen relatief lage kosten. Aan de andere kant is CNC-bewerking voordeliger bij massaproductie, omdat het een snelle verwerking met stalen componenten mogelijk maakt.

4. Kostenoverwegingen

Dit is het idee van hoeveel de consument bereid is te betalen voor het printsysteem, de materialen en de service. In dit geval is dit het meest cruciale punt bij het analyseren van de potentiële winstgevendheid van de 3D-printermarkt. Wat de specifieke apparatuur betreft, variëren de kosten van 3D-printers aanzienlijk, van ongeveer $ 200 voor een eenvoudige extrusie-desktop FDM 3D-printer tot $ 5,000 voor een industriële SLA 3DP. De aanval op de machinebouw brengt verschillende kosten met zich mee. Ten eerste moeten CNC-machines een aanzienlijk bedrag investeren in de aanschaf van de machines, waarbij de goedkoopste machines tussen de $ 5000 en $ 10000 kosten, afhankelijk van hun capaciteit. Kosten zoals de kosten van grondstoffen, gereedschappen en onderhoud van de machines moeten ook in de uiteindelijke kostenanalyse worden meegenomen.

5. Recente markttrends

Volgens de meest recente rapporten van experts in de branche wordt verwacht dat de 3D-printmarkt tussen 23.3 en 2023 met een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR) van 2030% zal groeien. Tegelijkertijd neemt de vraag naar CNC-productie toe vanwege de productievereisten voor op maat gemaakte onderdelen in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en andere maakindustrieën.

Het combineren van deze elementen zou bedrijven daarom moeten helpen de meest geschikte technologie en printer te vinden voor de gestelde doelen en het gestelde budget. Het biedt ook strategisch inzicht in de conceptualisering van 3D-print- en CNC-bewerkingstechnologieën voor diverse nieuwe toepassingen die hun inherente beperkingen omzeilen. Omdat 3D-printers perfect zijn voor alles wat te maken heeft met toepassingen die flexibiliteit in prestaties vereisen, en CNC-bewerking ideaal is voor toepassingen die extreem nauwkeurige en duurzame oplossingen vereisen, voegt de combinatie van beide processen waarde toe en voldoet het aan de meeste gebruikersverwachtingen.

Uw team trainen voor efficiënte productiemethoden

Het ontwikkelen van mensen binnen een organisatie, het vergroten van kennis en het creëren van de benodigde competenties van een individu houdt in dat medewerkers aan de frontlinie praktische ervaring opdoen met 3D-printen en CNC op deze machines voor het ontwerpen en oriënteren, maar ook met andere softwaretoepassingen en beschermende kleding. Zo wordt ervoor gezorgd dat de middelen optimaal worden benut en dat er in de kortst mogelijke tijd een kwalitatief hoogwaardig resultaat wordt geleverd.

Referenties

1. Ontwikkeling van een 3D-printer en een CNC-freesmachine voor productielaboratoria
   Lees verder op ASEE

2. Vergelijkende studie van 3- en 5-assige CNC-centra voor vrije-vormbewerking van moeilijk te verspanen materiaal
   Lees verder op ScienceDirect

3. Automatische onderdeellokalisatie in een CNC-machinecoördinatensysteem met behulp van 3D-scans
   Lees verder op Springer

Veel gestelde vragen (FAQ)

V: Wat is het verschil tussen 3D-printen en CNC-bewerking?

A: 3D-printen is een additief productieproces waarbij onderdelen laag voor laag worden opgebouwd. CNC-bewerking is een subtractief proces waarbij materiaal uit een massief blok wordt verwijderd om onderdelen te creëren. Elke methode heeft zijn voordelen, afhankelijk van de complexiteit van het onderdeel en de productiehoeveelheid.

V: Hoe werkt een 3D-printer met de productie van onderdelen?

A: Een 3D-printer werkt door materiaal, zoals polymeerfilamenten, laag voor laag af te zetten om 3D-geprinte onderdelen te creëren. Deze methode maakt het mogelijk om complexe vormen te produceren die met traditionele CNC-bewerking moeilijk te realiseren zijn.

V: Kan ik een CNC-freesmachine gebruiken voor 3D-geprinte onderdelen?

A: Een CNC-freesmachine kan 3D-geprinte onderdelen snijden en vormen, vooral als ze extra afwerking of montage nodig hebben. De eerste productie van de onderdelen gebeurt echter nog steeds via een 3D-printer.

V: Wat zijn de voordelen van CNC-bewerkingsdiensten ten opzichte van 3D-printen?

A: CNC-bewerkingsdiensten bieden precisie en de mogelijkheid om met verschillende materialen te werken. Vanwege de mogelijkheid om sterke en duurzame componenten te produceren, kan CNC-bewerking de voorkeur hebben voor grotere onderdelen of wanneer isotrope eigenschappen vereist zijn.

V: Wat is de rol van de controller bij CNC- en 3D-printen?

A: De controller in CNC- en 3D-printsystemen regelt de bewegingen van de freesmachine of 3D-printer. Hij interpreteert de ontwerpbestanden en zorgt ervoor dat de machine nauwkeurig werkt om het onderdeel te produceren zoals bedoeld.

V: Welke invloed hebben schaalvoordelen op de keuze tussen 3D-printen en CNC-bewerking?

A: Schaalvoordelen spelen een belangrijke rol bij productiekeuzes. CNC-bewerking kan kosteneffectiever zijn voor grotere aantallen vanwege de hogere productiesnelheid, terwijl 3D-printen voordelig kan zijn voor kleinere oplages of sterk op maat gemaakte onderdelen.

V: Welke materialen kunnen worden gebruikt voor 3D-geprinte onderdelen?

A: Veelgebruikte materialen voor 3D-geprinte onderdelen zijn onder andere diverse polymeerfilamenten en, in sommige gevallen, metaalpoeders voor meer geavanceerde toepassingen. De materiaalkeuze hangt af van de gewenste eigenschappen van het uiteindelijke onderdeel.

V: Wat zijn de beperkingen van 3D-printen in vergelijking met CNC-bewerking?

A: Beperkingen van 3D-printen zijn onder andere lagere productiesnelheden voor grotere onderdelen en een mogelijk lagere oppervlaktekwaliteit in vergelijking met CNC-bewerking. Bovendien kunnen specifieke complexe geometrieën gemakkelijker te realiseren zijn met CNC-methoden.

V: Zijn er specifieke toepassingen waarbij CNC en 3D-printen elkaar aanvullen?

A: CNC- en 3D-printen kunnen elkaar aanvullen bij de productie van onderdelen. Zo kan 3D-printen complexe ontwerpen of prototypes creëren, terwijl CNC-bewerking kan worden gebruikt voor de uiteindelijke productie of afwerking van die onderdelen.