Роботы против ЧПУ в автоматизированном аддитивном производстве металлов

Дэвид Алаторре, технический директор Rivelin Robotics

Использование аддитивного производства металлов произвело революцию в обрабатывающей промышленности, позволив создавать сложные детали быстрее и с меньшими затратами. Однако необходимая постобработка этих деталей накладывает временные и финансовые ограничения на общую стоимость детали, что может полностью свести на нет преимущества AM. Удаление опоры — это важнейший первый шаг постобработки металлических деталей AM, и это непростая задача. Сегодня опоры по-прежнему необходимы для обеспечения точности деталей в процессе производства, но их необходимо удалить, чтобы получить требуемый готовый продукт с заданной формой, характеристиками и допусками.

Хотя ручное удаление опор по-прежнему является статус-кво для многих применений металлического АП, в этой статье будет рассмотрен переход к автоматизированным решениям по удалению (и отделке) опор, а также рассмотрены преимущества и недостатки использования систем числового программного управления (ЧПУ) по сравнению с универсальностью и надежность роботов.

Поддерживать или не поддерживать? Существует мнение, что проблема удаления поддержки в AM в конечном итоге будет решена с помощью так называемой печати без поддержки. Конечно, это будет конечной целью, обеспечивающей полную свободу проектирования с оптимизированной эффективностью использования ресурсов, при этом сырье и энергия используются только для изготовления конечной детали, а не опор.

К сожалению, сектора AM еще нет, и хотя поддержка сводится к минимуму за счет проектирования, она по-прежнему — и будет в обозримом будущем — необходимостью. Минимизация количества материала и энергии, используемых для опор, является правильным решением почти в любой ситуации, но это также может поставить под угрозу свободу проектирования и нанести ущерб желаемой функциональности детали конечного использования, которую, например, может потребоваться спроектировать. с заполненными полостями или выступами, приводящими к потере легкости. Генеративные конструкции также могут быть излишне ограничены, чтобы получить углы, необходимые для уменьшения опор.

Сосредоточение внимания на сокращении поддержки также может повлиять на эффективность процесса. Например, длинные детали, возможно, придется изготавливать в определенной ориентации и, следовательно, занимать больше рабочей пластины, а сборка штабелями может стать непрактичной из-за взаимосвязанных опорных структур.

Короче говоря, хотя мы всегда должны стремиться к меньшей поддержке, в настоящее время они по-прежнему являются необходимым инструментом для большинства сложных приложений AM.

Ручная постобработка Поразительно, но ручное удаление поддержки сегодня остается предпочтительным процессом для большинства пользователей AM. Для снятия опор с помощью всех видов традиционных ручных инструментов требуются высококвалифицированные специалисты. Дремели тоже пригодятся. Это опробовано и проверено, но требует навыков, решения проблем и творчества. Он хорошо подходит для крупносерийного производства с небольшими объемами производства.

Тем не менее, ручное снятие опор также является очень трудоемким, трудоемким и грязным процессом, поскольку токсичная пыль требует использования СИЗ или защитной среды. Риск воспламенения и взрыва порошка, а также травмы от повторяющихся перенапряжений являются распространенными проблемами. Кроме того, это неточно повторяемо, поскольку оно варьируется от человека к человеку и даже от смены к смене, что приводит к проблемам с контролем качества и увеличению процента брака. Также сложно масштабироваться, если спрос на детали АМ начнет значительно возрастать.

Автоматизация Достигнут некоторый прогресс в разработке решений для автоматизации постобработки металлических деталей АМ. Наиболее распространенным было использование фрезерных станков с ЧПУ — проверенной технологии для различных производственных применений, включая гибридный подход к аддитивному производству. Они, несомненно, точны и повторяемы. Однако тот факт, что что-то является общим и имеет хорошую репутацию в некоторых областях, не обязательно означает, что это всегда лучшее решение.

ЧПУ может хорошо работать, если рассматриваемая деталь имеет жесткие допуски и где плоскостность, округлость, концентричность или размеры должны находиться в пределах нескольких микрон. Это также предпочтительная технология для удаления опор в крупносерийных сборках, где геометрия проста или позволяет легко закрепить только в нескольких положениях. Точно так же он может хорошо подойти для печати, где удаление платформы с помощью электроэрозионного станка с ЧПУ берет на себя большую часть поддержки.