Défis et solutions en métal 3D imprimant l'usinage de pièces

Beaucoup de 3D ont imprimé des pièces en métal doivent être usinés pour produire des surfaces précises. Cependant, 3D a imprimé des pièces est souvent les parties légères avec des formes géométriques complexes, qui apporte des défis à l'usinage suivant. En usinant 3D imprimant des pièces, il est nécessaire de considérer si la rigidité de l'impression 3D répond aux exigences de l'usinage, comment maintenir ces pièces de l'impression 3D avec les structures complexes, et des séries de problèmes. Nous avons discuté les défis et les solutions dans l'usinage de 3D ont imprimé des pièces en métal par un cas partagé par les experts de fabrication additifs.

l'impression 3D est une technologie flexible avec peu de contraintes sur la conception. Avec l'aide de 3D imprimant la technologie, les concepteurs peuvent réaliser quelques plans complexes de conception, tels que les structures légères et les structures intégrées avec des fonctions intégrées. Cependant, ces avantages de technologie manufacturière additive sont parfois affaiblis en prenant en considération les défis résultant de l'usinage suivant. Si les défis faisaient face dans l'usinage suivant ne sont pas entièrement pris en considération dans la conception initiale et la fabrication des pièces de fabrication additives, pertes peut se produire dû pour partie traiter l'échec.
3D a imprimé des pièces doit habituellement être usiné pour réaliser les trous ronds précis et lisse et les surfaces planes, et être puis réuni avec d'autres pièces. Cependant, la structure légère complexe des pièces de l'impression 3D parfois ne peut pas s'adapter au processus de traitement dû à la rigidité insuffisante. En outre, la structure complexe augmente également la difficulté de maintenir sans risque l'objet.

Défis du finissage
1. La rigidité de 3D a-t-elle imprimé des pièces suffisamment pour rencontrer est-elle la charge soutenue pendant l'usinage ? Est-ce que pièce dévie de l'outil et produit de la vibration, qui fait l'outil vibrer et mène à l'effet de usinage pauvre ? Si la rigidité des pièces de l'impression 3D n'est pas assez pour répondre aux exigences de l'usinage, quelles solutions peuvent être employées pour résoudre ces problèmes ?
2. Si le problème de la rigidité est résolu, le prochain défi est comment aligner la machine-outil. 3D a imprimé des pièces peut avoir une certaine déformation pendant l'impression, et un manque de donnée claire, ainsi il signifie que quand l'usinage de 3D a imprimé des pièces, il est nécessaire de trouver d'abord la « bonne » partie des pièces. Il est très important d'obtenir l'alignement optimal de 5 axes de la cloison.
Renishaw a exploré les défis et les solutions faites face dans le finissage de 3D ont imprimé des pièces par un métal 3D ont imprimé la tige de guide de micro-onde. De la préparation avant l'usinage au finissage final des pièces, il y a un total de 9 étapes.
La figure gauche montre la tige de guide construite avec des idées de conception et des méthodes de fabrication traditionnelles, qui est assemblée à partir de plusieurs pièces ; La bonne figure montre la tige de guide imprimée par 3D, qui est une cloison intégrée comparée à la partie originale, son poids est réduite par moitié. C'est une pièce conçue pour des satellites de télécommunication. Les exigences de marche principales pour la présente partie sont légères, améliorant l'efficacité de transmission des hyperfréquences, et réduisant espace requis de la présente partie pour les charges utiles satellites.

Solution
Étape 1 : Établissez la force de coupure désirée
D'abord, évaluez si 3D imprimant des pièces ont assez de rigidité exigée par l'usinage par des expériences.
Les données de dynamo montrent la charge répétée, et il peut voir que la force maximale est environ deux fois la valeur moyenne. Vous pouvez également essayer de couper à différentes profondeurs pour voir comment il affecte la charge sur la cloison.
Étape 2 : Simulez la force de coupe
Par le procédé de simulation, on le constate que le bord de bride traitant autour de la fin libre du débattement évident de causes de pièce (plus considérablement que 150 le μ m), et de l'analyse par éléments finis montre également la déformation évidente, qui peut mener à la coupe inégale.
Étape 3 : Essai de coupure initial
Si usinant est effectué dans les conditions ci-dessus, les pièces dévieront de l'outil et du rebond, ayant pour résultat la vibration extérieure, la vibration d'outil et d'autres problèmes. Le résultat de ces problèmes est finition extérieure pauvre.
La manière de résoudre ces problèmes est d'améliorer la rigidité des parties dans le processus de coupure. Il y a deux étapes pour améliorer la rigidité, on est d'ajuster la conception des pièces de l'impression 3D, et l'autre est de changer le mode de fixage pendant l'usinage. D'abord, comprenons comment résoudre ces problèmes en ajustant la conception.

Étape 4 : Relevez le défi de l'usinage en changeant la conception des pièces de l'impression 3D
Le but de changer la conception de 3D a imprimé des pièces est de rendre les pièces plus rigides. Dans ce cas, le concepteur a ajouté une structure de soutènement reliant les composants aux deux extrémités des pièces pour réduire les défauts vus dans l'essai de coupure.
Ou ajoutez une structure reliée de botte entre deux composants d'extrémité, qui est plus complexe. L'inconvénient d'améliorer la rigidité en ajustant le plan de conception est qu'il augmente le volume occupé par les pièces, qui peuvent affecter l'espace occupé par d'autres composants et réduire la performance globale de la conception. Un autre problème remarquable est celui dans l'objet conventionnel maintenant le mode, les parties après ajustement et conception ne peuvent pas souvent encore répondre aux exigences de usinage, ainsi il est nécessaire de reconsidérer le mode de fixage des pièces.

Étape 5 : Reconsidérez la méthode de fixage de pièces
Dans ce cas, la solution spécifique de la méthode de fixage re est de concevoir un montage adapté aux besoins du client pour la pièce de l'impression 3D, et de fabriquer directement le montage adapté aux besoins du client avec le matériel d'impression 3D, réduisant le risque de déformation de partie et de dommages de surface, faisant la pièce de l'impression 3D plus près des caractéristiques de traitement, réduisant le débattement et la vibration.
Étape 6 : Modélisation du montage adapté aux besoins du client
Pendant l'analyse par éléments finis de 3D a imprimé des pièces dans le montage, le concepteur a constaté que la rigidité pourrait être encore améliorée en maintenant mieux la structure « droite » dans la cloison.
Étape 7 : Préparation de usinage

Après exécution de l'ajustement de conception des pièces de l'impression 3D et de la conception et de la fabrication des montages adaptés aux besoins du client, nous pouvons écrire l'étape de préparation de l'usinage.
La figure montre la pièce de l'impression 3D optimisée par topologie mesurée sur la mesure flexible pour produire de l'alignement de 5 axes pour le traitement suivant.
Dans ce processus, les erreurs se produisent quand le mouvement linéaire et de rotation de l'axe mécanique dépasse les tolérances exigées pour fabriquer les pièces précises. Dans ce cas, l'ingénieur avait l'habitude la sonde de contact de Renishaw et le contrôleur régulateur du logiciel OR pour identifier et surveiller ces problèmes.

Étape 8 : Installation de partie
Dans l'usinage conventionnel, des avions de la donnée sont souvent créés d'abord, et alors ces caractéristiques sont employées pour aligner et placer des pièces pour des opérations d'usinage suivantes. Cependant, pour la pièce de l'impression 3D dans ce cas, la méthode conventionnelle n'a pas été suivie, parce que la donnée de précision doit être ajoutée à l'opération d'usinage finale après avoir produit de toutes autres surfaces.
Le défi de l'arrangement de pièce de l'impression 3D est de le placer selon la forme réelle de la pièce, qui implique de comprendre l'état matériel de la pièce dans tous les secteurs où des caractéristiques de précision sont prévues pour être coupées, prenant en considération l'allocation de usinage, la déformation de partie et d'autres facteurs. Dans ce cas, le concepteur cherche à laisser assez de matériel à tous ces emplacements pour permettre la coupe cohérente et efficace. Dans cette étape, la sonde et le logiciel régulateur peuvent encore être employés pour trouver l'arrangement « de l'ajustement normal » du finissage.
Une autre manière d'installer une pièce imprimée par 3D pour finir est d'employer des caractéristiques programmables de magasin pour mesurer la pièce et pour effectuer l'alignement. Cette méthode est plus appropriée à de plus grands usages de lot.

Étape 9 : Usinage
Par la préparation des 8 étapes ci-dessus, les composants obtenus ont des dimensions critiques dans la marge de tolérance et montrent la bonne finition extérieure. Comparé aux premiers essais de coupure, la vibration d'outil et l'usage sont considérablement réduits.
L'usinage est habituellement une partie de la chaîne de processus d'impression en métal 3D, qui est également un processus avec le vol et le risque. Si l'usinage échoue, une pièce précieuse de l'impression 3D sera ferraillée. Si les défis faisaient face dans l'usinage peuvent être considérés au début de concevoir 3D imprimaient des pièces, il aideront à réduire le risque d'insuffisance.