Մետաղի 3D տպագրությունն ընդդեմ ավանդական ձուլման. ժամանակակից և դասական արտադրական տեխնոլոգիաների համապարփակ վերլուծություն

Արտադրության ոլորտում վաղուց գերիշխում են ավանդական ձուլման տեխնիկան՝ դարերի ընթացքում զարգացած մի գործընթաց։ Այնուամենայնիվ, մետաղի եռաչափ տպագրության տեխնոլոգիայի ի հայտ գալը հեղափոխություն է մտցրել մետաղական մասերի ստեղծման մեր մոտեցման մեջ։ Այս երկու արտադրական մեթոդների՝ մետաղի եռաչափ տպագրության և ավանդական ձուլման համեմատությունը բացահայտում է հակադրության մի պատմություն, որտեղ հին և ժամանակակից տեխնիկաները պայքարում են գերիշխանության համար տարբեր ոլորտներում։

Այս մանրամասն համեմատության մեջ մենք կուսումնասիրենք հիմնական տարբերություններըՄետաղի ուղղակի լազերային սինթերացում (DMLS), մետաղի եռաչափ տպագրության և ավանդական ձուլման մեջ տարածված մեթոդ։ Այս ուսումնասիրության միջոցով մենք կանդրադառնանք, թե ինչպես են ազդում այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք ենմասի դիզայն, արտադրության քանակները, ևժամկետներըազդել արտադրական գործընթացի ձեր ընտրության վրա։

Հիմունքների ըմբռնում. Մետաղի 3D տպագրությունն ընդդեմ ավանդական ձուլման

Նախքան այս երկու արտադրական գործընթացների միջև եղած տարբերությունները վերլուծելը, եկեք սահմանենք ելակետ՝ նայելով, թե ինչպես են դրանք աշխատում իրենց ամենապարզ ձևերով։

Ավանդական ձուլում. դարավոր գործընթաց

Ձուլումը ժամանակի փորձություն անցած տեխնիկա է, որի դեպքում հալված մետաղը (կամ պլաստմասը) լցվում է կաղապարի մեջ, որը պարունակում է վերջնական մասի ձևի խոռոչը: Ժամանակի ընթացքում հեղուկ մետաղը սառչում է, պնդանում և ստանում կաղապարի ձևը: Այնուհետև պնդացած մասը հանվում է կաղապարից, որից հետո կարող է անհրաժեշտ լինել կատարել ցանկացած վերջնական աշխատանք, ինչպիսիք են մեքենայական մշակումը կամ հղկումը:

Մինչդեռ ավանդական ձուլումը մեծածավալ արտադրության համար բարձր հուսալիություն է ապահովում, այնհամեմատաբար դանդաղ գործընթացԿաղապարների ստեղծումը կարող է թանկ և ժամանակատար լինել, իսկ սառեցման և պնդացման փուլը հաճախ դանդաղ է։ Բացի այդ, վերջնական շտրիխների անհրաժեշտությունը կարող է երկարացնել ընդհանուր ժամանակացույցը։

Մետաղի 3D տպագրություն. շերտ առ շերտ մոտեցում

Ի հակադրություն, մետաղի 3D տպագրությունը օգտագործում էհավելանյութերի արտադրությունմասերը շերտ առ շերտ կառուցելու համար։ Այս գործընթացը սովորաբար ներառում էփոշիացված մետաղ or մետաղական թելիկներորոնք ընտրողաբար միաձուլվում են հզոր լազերների կամ այլ էներգիայի աղբյուրների միջոցով: Յուրաքանչյուր շերտի ավարտից հետո կառուցման հարթակը մի փոքր ներքև է շարժվում, և նստեցվում է փոշու նոր շերտ:

Այս շերտ առ շերտ մոտեցումը առաջարկում է հսկայական ճկունություն՝ թույլ տալով ստեղծել մասերբարդ երկրաչափություններև բարձր ճշգրտություն։ Թեև տպագրության գործընթացն ինքնին կարող է ժամանակատար լինել, հատկապես մեծ մասերի դեպքում, արդյունքները հաճախ գերազանցում են ավանդական ձուլման ճշգրտությունն ու բարդությունը։

Հաշվի առնելու հիմնական գործոններ՝ մասի նախագծում, քանակներ և մատակարարման ժամկետներ

Օգտագործելու որոշումըմետաղական 3D տպագրությունընդդեմավանդական ձուլումկախված է մի քանի կարևոր գործոններից, այդ թվում՝մասի նախագծման բարդությունը, այնանհրաժեշտ մասերի քանակը, ևժամկետներըանհրաժեշտ է առաքման համար: Եկեք ավելի մանրամասն ուսումնասիրենք այս գործոնները:

Մասի նախագծում. Ո՞ր գործընթացն է ավելի լավ հաղթահարում բարդությունը։

Ձուլում. Հարմար է պարզ մասերի համար

Ձուլումը հիանալի ընտրություն է մասեր ստեղծելու համարպարզ երկրաչափություններկամ մասեր, որոնք չեն պահանջում բարդ ներքին առանձնահատկություններ: Եթե մասի դիզայնը համեմատաբար պարզ է, ձուլումը կարող է լինել արդյունավետ և ծախսարդյունավետ: Այնուամենայնիվ, մասի բարդության աճին զուգընթաց, ավանդական ձուլումը բախվում է որոշակի սահմանափակումների:

• Հոսքի և մանրամասների սահմանափակումներ: Երբ գործ ունեքփոքր կամ բարդ առանձնահատկություններ, ձուլումը դառնում է խնդրահարույց։ Հեղուկ մետաղը դժվարանում է հոսել կաղապարի ներսում գտնվող փոքր ալիքների կամ բարդ խոռոչների մեջ, ինչը հաճախ հանգեցնում էանավարտ կամ վատ ձևավորված մասերՕրինակ, բարակ պատերով, ներքին խոռոչներով կամ բարդ երկրաչափություններով մասերը կարող են ճիշտ չձևավորվել ձուլման միջոցով։
• Ձուլվածքի դիզայնի սահմանափակումներԲացի այդ, կաղապարն ինքնին սահմանափակումներ է ներկայացնում: Բարդ կաղապարների ստեղծումը ոչ միայն թանկ և ժամանակատար է, այլև պահանջում է ուշադիր հաշվի առնել այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են նյութի հոսքը, սառեցման արագությունը և կծկումը պնդացման ընթացքում:

Մետաղի 3D տպագրություն. ազատություն բարդության մեջ

Ի տարբերություն դրա,մետաղական 3D տպագրությունհաջողությամբ զարգանում է բարդ և խճճված դիզայնների հետ գործ ունենալիս: Շերտ առ շերտ գործընթացը թույլ է տալիս արտադրողներին ստեղծել մասերնուրբ ներքին կառուցվածքներ, բարդ երկրաչափություններ, ևհարմարեցված գործառույթներդա գրեթե անհնար կլիներ իրականացնել քասթինգի միջոցով։

• Բարդ դիզայններՓոքր անցքերը, խոռոչները կամ ներքին ալիքները՝ առանձնահատկություններ, որոնք դժվար կլինի ձուլել, կարող են հեշտությամբ ստեղծվել 3D տպիչով տպված մասի մեջ։
• ԱնհատականացումԵթե ​​ձեր դիզայնը պահանջում է հաճախակի փոփոխություններ կամ կրկնություններ, մետաղի 3D տպագրությունը թույլ է տալիս արագ ճշգրտումներ կատարել առանց նոր կաղապարների կամ գործիքների անհրաժեշտության: Պարզապես վերբեռնեք նոր դիզայնի ֆայլ և շարունակեք արտադրական գործընթացը:

Ավելին,3D տպագրությունաջակցում է ավելի շատնորարարական երկրաչափություններինչպես օրինակցանցային կառուցվածքներ, ներքին սառեցման ալիքներ և օրգանական ձևեր, որոնք նվազեցնում են նյութի օգտագործումը և բարելավում մասի աշխատանքը։

Ճշգրտություն. Ո՞ր գործընթացն է ապահովում ավելի մեծ ճշգրտություն:

Ձուլում. Հանդուրժողականության և կծկման հետ կապված մարտահրավերներ

Երբ խոսքը վերաբերում է ճշգրտությանը,ավանդական ձուլումկարող է մարտահրավեր լինել։ Չնայած ձուլման դեպքում կարելի է հասնել բավականին բարձր հանդուրժողականության,նյութի կծկումսառչելուն զուգընթաց փոփոխականություն է մտցվում վերջնական մասի չափսերում։ Այս երևույթը, որը հայտնի է որպեսձուլման կծկում, մետաղի կծկման արդյունք է, երբ այն հեղուկ վիճակից անցնում է պինդ վիճակի։

• Ժողովի հարցերՀավաքման կարիք ունեցող մասերի համար ձուլումը կարող է լրացուցիչ դժվարություններ առաջացնել: Բարդ հավաքումները հաճախ պահանջում են եռակցում կամ եռակցում, գործընթացներ, որոնք կարող են անճշտություններ առաջացնել և վտանգել մասի ընդհանուր ամբողջականությունը:
• Նյութի և ջերմաստիճանի զգայունությունՁուլման ճշգրտության վրա ազդում են նաև օգտագործվող նյութի տեսակը և թափման ջերմաստիճանը: Ջերմաստիճանի կամ նյութի որակի աննշան տատանումները կարող են անհամապատասխանություններ առաջացնել վերջնական մասում:

Մետաղի 3D տպագրություն. ճշգրտություն և հետևողականություն

Մետաղի 3D տպագրությունը գերազանց է, երբ խոսքը վերաբերում էճշգրտություն. Օգտագործումըլազերային սինտերացում(DMLS-ի նման գործընթացներում) թույլ է տալիս մանրակրկիտ վերահսկողություն ունենալ մասի վրաչափերը, արտադրելով մասեր, որոնքխստորեն հետևել CAD սպեցիֆիկացիաներին.

• Գրեթե զրոյական կրճատումՄետաղական 3D տպագրությամբ պատրաստված մասերը ցուցաբերում են նվազագույն կծկում, քանի որ լազերը ճշգրտորեն միաձուլում է մետաղական փոշին վերահսկվող միջավայրում՝ ապահովելով, որ մասերը պահպանեն իրենց նախագծված չափսերը։
• ՀամապատասխանությունՔանի որ 3D տպագրությունը խիստավտոմատացվածգործընթացում այն ​​ապահովում է հաստատուն արդյունքներ բազմաթիվ խմբաքանակների համար: Այս մակարդակի վերահսկողությունը ապահովում է, որ յուրաքանչյուր մաս գրեթե նույնական լինի չափի, ձևի և մակերեսի մշակման առումով:

Բացի այդ,3D տպագրությունօգուտները ակնթարթայինիցհետադարձ կապմիջոցովԱրտադրության համար նախագծում (DFM)գործիքներ, որոնք վերլուծում են CAD ֆայլը՝ արտադրելիությունն ապահովելու և իրական ժամանակում առաջարկություններ տրամադրելու համար։

Մասի չափը. Ինչպե՞ս է յուրաքանչյուր գործընթաց մշակում մեծ կամ փոքր մասերը:

Ձուլում. իդեալական է ավելի մեծ մասերի համար

Ավանդական ձուլումը հարմար է մեծ մասեր ստեղծելու համար, քանի որ այն կարող է արդյունավետորեն արտադրել այնպիսի իրեր, ինչպիսիք են՝շարժիչի բլոկներ, տուրբինի շեղբեր, ևկամրջի բաղադրիչներՁուլման մասշտաբները և ամրությունը այն դարձնում են խոշոր, ավելի ծավալուն մասեր արտադրելու լավագույն մեթոդը:

Այնուամենայնիվ, կա սահմանափակում տնտեսապես մատչելի ձուլվող մասերի մասշտաբի վերաբերյալ: Հսկայական մասի համար կաղապար ստեղծելը պահանջում է սարքավորումների, տարածքի և ռեսուրսների զգալի ներդրումներ:

Մետաղի 3D տպագրություն. Չափերի սահմանների ընդլայնում

Մինչդեռմետաղական 3D տպագրությունընդհանուր առմամբ ավելի հայտնի է փոքր մասերի արտադրությամբ, ժամանակակից զարգացումները հնարավորություն են տալիս արտադրել նաև ավելի մեծ մասեր։ Շատ բարձրակարգ3D մետաղական տպիչներկարող է ստեղծել այնքան մեծ մասեր, որքան31.5 դյույմ x 15.7 դյույմ x 19.7 դյույմ (400 մմ x 800 մմ x 500 մմ)Այնուամենայնիվ, մեծ մասերը դեռևս ներկայացնում ենավելի երկար տպագրության ժամանակև կարող է պահանջելբազմակի տպագրական սեանսներավարտելու համար։

• Մոդուլային արտադրությունՄեծ մասերի համար՝մետաղական 3D տպագրությունհնարավորություն է տալիս ստեղծել ավելի փոքր հատվածներ, որոնք հետագայում կարող են հավաքվել։ Սա կարող է լինել ավելիծախսարդյունավետմոտեցում՝ համեմատած ավանդական մեթոդների հետ, որոնք պահանջում են զանգվածային կաղապարներ։

Քանակական նկատառումներ. ցածր ծավալի ընդդեմ մեծ ծավալի արտադրության

Քասթինգ. Լավագույնը մեծ ծավալի արտադրության համար

Ձուլումը փայլում է մեծ ծավալի արտադրության մեջ: Գործընթացն ավելի արդյունավետ է դառնում մասերի քանակի աճին զուգընթաց: Սկզբնական ծախսերըբորբոսի ստեղծումբարձր են, բայց արտադրության մասշտաբների աճին զուգընթաց մեկ միավորի արժեքը կտրուկ նվազում է։

Այնուամենայնիվ, ցածր ծավալի արտադրության համար կաղապարներ ստեղծելըֆինանսական բեռՁուլման արտադրամասի տեղադրման արժեքը և ձուլարանի հզորության սպասման ժամանակը կարող են մասերի փոքր խմբաքանակները դարձնել անիրագործելի։

Մետաղի 3D տպագրություն. ցածր ծավալի արդյունավետություն

Ի հակադրություն, մետաղի 3D տպագրությունը իդեալական էցածր ծավալի արտադրությունՔանի որ կաղապարների կամ գործիքակազմի կարիք չկա, արտադրողները կարող են ստեղծել մասերի փոքր խմբաքանակներ՝ առանց ավանդական ձուլման սկզբնական վերադիր ծախսերի։

• Արտադրության մեջ ճկունությունՄիաժամանակ մի քանի փոքր մասերի մեկ խմբաքանակով տպագրելը կարող է արագացնել արտադրության ժամանակը։ Ավելին,ԴՄԼՍև այլ3D տպագրությունտեխնիկաները թույլ են տալիս հեշտությամբ նախատիպեր ստեղծել և փոփոխություններ կատարել՝ վերացնելով լայնածավալ վերագործարկման կամ ուշացումների անհրաժեշտությունը։

Առաջացման ժամկետներ. Արտադրության արագացում

Ձուլում. Երկար ժամանակահատվածներ

Ավանդական ձուլման մեջ պատրաստման ժամկետները կարող են չափազանց երկար լինել, հատկապես, երբնոր կաղապարներպահանջվում են կամ երբձուլարաններերկար սպասման ցուցակներ ունեք։ Նույնիսկ եթե արդեն ունեք առկա բորբոս,ձուլման գործընթացինքնին կարող է տևել մի քանի շաբաթ կամ նույնիսկ ամիս, հատկապես մեծ կամ բարդ մասերի համար: Ավելին, եթե կաղապարի կամ դիզայնի մեջ սխալներ կան, ժամանակացույցը զրոյացվում է:

Մետաղի 3D տպագրություն. արագ մշակում

Մյուս կողմից,մետաղական 3D տպագրությունապահովում է առաքման ժամկետի զգալի կրճատում: Մասերը հաճախ կարող են տպագրվելօրերնույնիսկ ավելի մեծ, ավելի բարդ բաղադրիչների համար։ Թեև ավելի մեծ մասերի տպագրությունը կարող է ավելի երկար տևել,ճկունություն և արագությունհավելանյութերի արտադրության կողմից առաջարկվողըանհամեմատելիհամեմատած ավանդական մեթոդների հետ։

Կիրառություններ. Ո՞ր մեթոդն է լավագույնս աշխատում տարբեր ոլորտների համար:

Ձուլում. ծանր արդյունաբերության ողնաշարը

Ավանդական ձուլումը շարունակում է գերիշխել այն ոլորտներում, որտեղմասի չափըևուժկարևոր են։ Այն լայնորեն կիրառվում է այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են՝

• ՏրանսպորտԱվտոմեքենայի մասեր, ինչպիսիք են շարժիչի բլոկները, փոխանցման տուփի պատյանները և կախոցի բաղադրիչները։
• Ավիատիեզերական և ծովայինԲաղադրիչներ, ինչպիսիք են՝տուրբինի շեղբեր, պտուտակներ, ևկառուցվածքային մասեր.
• Ծանր տեխնիկաՄեծ մասեր, որոնք պահանջում ենուժևդիմացկունություն, օրինակ՝հիդրավլիկ համակարգերևշարժիչի բաղադրիչներ.

Այս արդյունաբերությունները օգտվում են ձուլման կարողությունից՝ արտադրելու ամուր, մեծածավալ մասեր, նույնիսկ եթե դիզայնը կարող է չպահանջել բարդ առանձնահատկություններ։

Մետաղի 3D տպագրություն. Առաջատար նորարարություն

Եվ հակառակը, մետաղի 3D տպագրությունը հաճախ օգտագործվում է այն մասերի համար, որոնք պահանջում ենճշգրտություն, անհատականացում, կամբարդ երկրաչափություններԱյն նշանակալի դեր ունի հետևյալում.

• Նախատիպերի ստեղծումԱրագ նախատիպեր ստեղծելու ունակությունարտադրական կարգի մետաղներփոխակերպել է ընկերությունների կողմից արտադրանքի մշակմանը մոտեցման ձևը։
• ԱվիատիեզերականԲարդ մասեր, ինչպիսիք ենտուրբինի շեղբեր or վառելիքի ծորակներորոնք պահանջում են ներքին սառեցման ալիքներ կամ օպտիմիզացված ձևեր։
• Բժշկական սարքերԱնհատական ​​իմպլանտներ, վիրաբուժական գործիքներ և պրոթեզներ՝ հարմարեցված հիվանդի անատոմիային։

Հիբրիդային մոտեցումներ. երկու մեթոդների կիրառում

Հետաքրքիր է, որ որոշ ընկերություններ այժմ ուսումնասիրում են արտադրական երկու մեթոդների համադրությունը։ Օրինակ՝մետաղական 3D տպիչով պատրաստված կաղապարներկարող է օգտագործվել հեշտացնելու համարձուլում, որը թույլ է տալիս արտադրողներին օգտվել հավելանյութերի արտադրության ճկունությունից և ավանդական ձուլման արտադրության արդյունավետությունից։

Հակիրճ համեմատություն. Ձուլում ընդդեմ մետաղի 3D տպագրության

Եզրակացություն. Մետաղագործության ապագան

Երկուսն էլմետաղական 3D տպագրությունևավանդական ձուլումառաջարկում են առանձնահատուկ առավելություններ՝ կախված կիրառությունից։ Մինչդեռ ավանդական ձուլումը մնում է լավագույն ընտրությունը մեծ ծավալներով արտադրվող մեծ, պարզ մասերի համար,մետաղական 3D տպագրությունգերազանցում է ոլորտումանհատականացում, բարդություն, ևցածրից մինչև միջին ծավալի վազքեր.

As հավելանյութերի արտադրությունՇարունակելով զարգանալ, մետաղի 3D տպագրության ճկունությունն ու արդյունավետությունը պատրաստ են մարտահրավեր նետել ավանդական ձուլման գերակայությանը, մասնավորապես այն ոլորտներում, որոնք պահանջում են ճշգրտություն և արագություն։

Շատ ընկերությունների համար ապագան կարող է ներառելհիբրիդային մոտեցում, համատեղելով երկու աշխարհների լավագույնը: Անկախ նրանից, թե դուք ընտրում եք մետաղի 3D տպագրություն, ավանդական ձուլում, թե երկուսի համադրություն, յուրաքանչյուր գործընթացի ուժեղ և թույլ կողմերը հասկանալը կօգնի ձեզ կայացնել առավելագույնս տեղեկացված որոշում ձեր արտադրական կարիքների համար: