单一生产步骤中的3D打印和机加工

单一生产步骤中的3D打印和机加工

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2015-12-30
分享到
代与传统的绝妙结合:这是添加式生产领域的发展过程.生产标准不再是简单地用打印代替机加工,而是打印结合机加工.混合加工机床正在快速发展,证明了机加工技术的进步.

无论工业生产还是私营部门,没有哪一个生产工艺像3D打印这样受欢迎。这样的追捧让长期不知名的生产工艺名声大噪,并迅速在世界各地流传为生产革命。

“有预言说3D打印马上要被淘汰了,因为每个人都可以在家制造它的替代品。” Wilfried Schäfer博士说,他是德国国际制造业和自动化技术展览会组织者, VDW的首席执行官。讨论的重点是3D打印的发展历史,其中包括由增材制造发展到工业生产。形式与20世纪90年代快速发展的原型制造不同,也与快速工具生产和快速生产不同。

今年的德国国际制造业和自动化技术展览会上,3D打印将作为一种新理念被接受。3D打印非常符合展会“Power your Business”的展示主题。3D打印会出现在添加式制造领域的整个光谱添加式过程中,以及相关的材料和可用服务上。

除了单一的增材制造系统,混合加工理念也在发展

作为一种生产工艺,增材制造与金属加工链上的其他核心工艺紧密配合。其中最重要的是计算机辅助设计和仿真模拟、后续工序、生产测量技术和质量保证。除了单一的增材制造系统,混合加工理念也在发展,就是增材制造生产工艺与传统机加工相结合。“对很多用户来说,这是非常具有吸引力的解决方案,” VDW的Schäfer博士解释道。

负责规划2016年德国国际制造业和自动化技术展览会的专家,Paderborn大学直接制造技术研究中心(DMRC)的首席执行官Eric Klemp博士发表了类似的评论。他表示:“添加式生产工艺融合加工工艺是用户的福音。通过结合机床里的沉积物,可以将以前完全不相干的功能结合起来。因此,在一次生产过程中可以用到不同种类的材料,好处是机加工人员多年累积的经验终于可以用于生产工序。”3D打印专家说。他看到了更多3D打印在大批量生产、标准化生产的优势,3D打印优势也体现在精度、可再生性、降低生产商品价格、开发自由形式和节省材料等方面。最重要的是两种工艺结合意味着更大的优势。

混合加工代表着增材工艺和减式工艺的合理分配

激光涂胶机头包括一个可以运输的金属粉粒并且清晰对准沉淀点的喷嘴。气体防护可以阻止氧化过程,是传播和运输介质。汇聚的激光束穿过喷嘴中间照在沉淀点上

Rainer Gebhardt是VDMA添加式生产工作小组的项目领导,他罗列了自由形式混合加工机床和一个压板上的机加工优势:即精度更高。然而大部分存放的轮廓都需要后续进行处理,这就需要非常灵活的混合加工机床。Gebhardt认为:“混合动力是增材工艺和减材工艺的合理分配。设计需要的添加剂、半成品和大量部件以及需要的减材工艺让机加工成为了合理的选择。附加生产大量部件只有在别无选择时才可成功,否则,两种工艺结合在一起才是最好的选择。” Gebhardt补充道:“对于添加式生产工艺,挑战在于从所有选择里选出正确的应用方法。”

VDMA一些专家认为,现在已经有一些用户正在仔细考虑混合加工生产,不是单一机加工,而是将半成品减材工艺与添加式工艺相结合。显然,新工艺的优点在于革新思想变得更加有吸引力并且正在发展成为解决方案。VDMA工作小组让用户和技术供应商集中在一起,共同受益。目前看来,新工艺有无限可能,在竞争中也一定能起到决定作用。让我们一起期待2016年的德国国际制造业和自动化技术展览会。

最大精度和节省加工时间的情况下,沉淀结构的后续工作不要夹具就能立即进

激光技术补充了已有的工艺方案

考虑到添加式生产工艺与完整机加工的结合, WFL车铣复合加工技术的应用技术经理Reinhard Koll解释道:“我们希望在不影响机械本体灵活性的情况下结合激光技术生产。”前提条件是添加式生产技术能自动应用于机床。激光技术补充了已有的机床工艺选择,缩短并简化了工艺链,进而节省了产出时间。

以前需要的生产步骤缩减,外部程序可以在作为完整工序一部分的单机上实现。根据Koll所说,优势不仅体现在产出时间和程序控制上,还极大地提高了部件质量并减少了加工成本。“粉末激光熔覆可以极大地应用于焊接、淬水和材料沉淀。加工技术包括这些程序需要的所有要素。能够用激光加工的各种加工材料结合高速沉淀,为广泛的应用程序提供最佳条件。”Koll总结道。

该添加式生产的优势是显而易见的。其中一个优势就是新的设计理念和产品理念被启用,因为之前根本不能生产成本极高的高度复合几何形状。

现在,这些功能可以直接集成到一个单一的生产步骤,为功能组件优化材料。因此添加式生产在航天零部件和汽车部件的轻型结构生产中发挥了非常重要的作用。另外,制造商能够准确地识别个别用户的需求,假如用户在他那里办理过业务,则可以生产单个的部件。

毫无疑问,参展商非常期待VDW组织发起的德国国际制造业和自动化技术展览会。“添加式工艺在轻型结构和复杂结构方面正在发展,同时添加式生产区代表在塑料和金属应用方面也具有很大的潜力,如Lübeck的SLM解决方案。” Stefan Ritt说。在德国国际制造业和自动化技术展览会上的添加式生产工艺展区,会有工具和模具制造方面的应用,应用于模具制造区、医疗技术和医疗领域等。

上面提到的例子在行业里都可以轻易见到, 自从有了3D打印,机器人夹持器能够与单个产品的几何结构匹配。无论德国香肠还是巧克力,特别设计的机器人夹持器手指都能够灵活轻便地夹起。激光装置带来的小批量生产,不仅能实现单个改编设计,还开发了新功能。

叠层结构让部件轻松

用这种方法,可以轻松将弹簧与机器人夹持器手指结合。因此机器人夹持器就可以适用于不同产品,帮助顾客缩短加工时间。因为有了叠层结构,风道、导管支架和充气活动的气缸便可以加进机器人夹持器。“优势非常明显,夹持器有了更加紧凑和轻便的结构。同时,附加生产了更多机械部件,如传感器和凸缘板。”Robomotion的首席执行官Andreas Wolf博士说。 “但是,我们仍然要面对很多挑战,” VDW添加式生产工作小组的专家 Rainer Gebhardt认为,添加式生产链上的手工工作比例仍然非常高。因此,添加式生产工作小组的供应商和用户正在密切关注提高添加式生产工艺工业化和自动化的方法。因此,透彻了解全部工艺非常重要,从材料到先后工序、生产流程,再到部件质量评估的全过程。

添加式生产相关研究表示,添加式生产与生产中的质量保证、新材料使用、增加的成本效益有关。很明显,在大多数情况下,生产过程中的参数选择和产品部件质量特性需要进一步研究。这么做的目的是通过机械设定在小公差内,保证部件特性。在2016德国国际制造业和自动化技术展览会上,“质量保证”是质量区的重要主题。

加式制造是竞争优势的关键

德国国际制造业和自动化技术展览会为每个参与者讨论现有挑战提供了最佳平台。参与者包括:制造商、用户、科学家、材料生产商和服务提供者。这很好地解释了为什么VDW工作小组的添加式制造是展览会的代表。“合理进行添加式生产是机械制造竞争优势的关键,” Gebhardt说,“德国国际制造业和自动化技术展览会的添加式制造区是解决眼前问题和让工作小组在市场更知名的好机会。”添加式制造区相关论坛的参展商也证明他们在3D打印方面的最佳实践解决方案,无论是在塑料激光烧结技术、金属激光焊接技术,还是传统工艺和添加式工艺的结合方面。

另一个展览会添加式制造区的合伙人是来自美国California Santa Barbara展览会组织者的Rising Media。他们将规划关于3D打印领域最大、最重要的国际专家会议“Inside 3D Printing”。

“Inside 3D Printing”将于2016年2月24~25日在杜塞尔多夫市与德国国际制造业和自动化技术展览会一起举行。“Inside 3D Printing”是添加剂生产工艺专业交流的论坛,吸引着众多关注整个价值创造链话题的国际发言者,话题内容将从研究领域延伸到终端用户。”

收藏
赞一下
0