La stampa e la lavorazione 3D sono spesso viste come "concorrenti", ma possono anche essere "partner". Le parti di stampa 3D spesso devono essere lavorate per produrre tolleranze più elevate e una migliore finitura superficiale. Nel frattempo, le parti che una volta venivano fresate da un solido blocco di metallo possono essere stampate in 3D più rapidamente e in forme più complesse. Un numero crescente di macchine di produzione ibride combina la stampa 3D e i macchinari CNC in un unico pacchetto per automatizzare e velocizzare al meglio la produzione di parti. Allora, come se la passano? Qual è il futuro della produzione ibrida?
I produttori di apparecchiature di produzione ibride affermano che la tecnologia ibrida supera le carenze di entrambe le tecnologie, consentendo ai produttori di produrre parti più accurate e di qualità superiore più velocemente ea un costo inferiore. È meno dispendioso della sola lavorazione, più efficiente e più precisa della sola stampa 3D, senza la necessità di spostare manualmente le parti o programmare due diverse apparecchiature.
△ Combinazione di deposizione di energia diretta e fresatura CNC
Cos'è una stampante CNC-3D ibrida?
La produzione ibrida è un approccio relativamente nuovo che combina tecniche di produzione additiva e sottrattiva su una singola macchina. Queste macchine utilizzano la stampa 3D per produrre forme near-net di parti in metallo o plastica. La parte viene quindi fresata alle tolleranze richieste da un'altra unità o testa utensile nella macchina. Con la produzione ibrida, i produttori (e i loro clienti) possono ottenere le geometrie complesse prodotte dalla produzione additiva e la qualità superficiale della fresatura. Oltre a costruire parti da zero, queste macchine sono ideali per aggiungere nuove funzionalità a parti esistenti, eseguire riparazioni di parti e rivestire parti prima delle operazioni post-lavorazione.
Le macchine per la produzione ibrida variano a seconda del produttore, ma generalmente rientrano in due categorie: produzione ibrida sequenziale e produzione ibrida alternativa
△ Lavorazione CNC dopo la stampa 3D per una finitura superficiale liscia
● Le macchine di produzione ibride sequenziali completano prima l'intero processo AM, che produce parti near-net shape stampate in 3D prima di entrare nel processo sottrattivo.
● Le macchine di produzione ibride alternative si scambiano tra AM e unità di fresatura durante tutto il processo di produzione. Alcune macchine ibride alternative possono persino stampare AM il resto durante la lavorazione della parte.
La produzione ibrida è una soluzione praticabile per produrre prototipi e parti funzionali per l'uso finale oltre a riparare componenti esistenti. La produzione ibrida è particolarmente attraente per le aziende più piccole che necessitano sia di produzione additiva che di capacità di lavorazione. Queste macchine consentono loro di produrre due parti (o miste) senza dover investire in due macchine. Può anche soddisfare i severi requisiti di determinati settori, come la complessità e la produttività delle parti nel settore automobilistico e aerospaziale.
Pro e contro delle macchine di produzione ibride
La produzione ibrida presenta molti vantaggi rispetto alla AM pura o ai metodi sottrattivi:
●Uno dei vantaggi più importanti è la capacità di aumentare la produttività. Poiché sia il processo AM che quello di lavorazione vengono eseguiti su un'unica macchina, non è necessario sostituire le parti e ricalibrare l'attrezzatura. Le celle di lavorazione possono anche sostituire parzialmente o completamente la post-elaborazione AM manuale, che accelera anche la produzione.
●La produzione ibrida può ottenere una maggiore precisione e tolleranze più strette rispetto alla maggior parte delle singole stampanti 3D. La produzione additiva può creare geometrie e strutture delle parti più complesse rispetto alle lavorazioni meccaniche, come l'integrazione delle parti, i canali interni e il riempimento del reticolo. La produzione di un intero pezzo su una macchina riduce anche la possibilità di difetti o errori di lavorazione.
●Le macchine ibride consentono l'utilizzo di più materiali in una singola parte, con conseguenti miglioramenti significativi nelle prestazioni meccaniche e risparmi sui costi. Le parti più deboli possono essere rivestite con metalli più resistenti, materiali ad alte prestazioni aggiunti per migliorare il movimento delle parti o il trasferimento di calore, oppure è possibile risparmiare sui costi dei materiali utilizzando materiali costosi solo dove sono necessari.
●La produzione ibrida può ridurre l'investimento iniziale ei costi operativi. È più economico acquistare una macchina ibrida a titolo definitivo che acquistare contemporaneamente una macchina CNC e una stampante 3D industriale. Una singola macchina ibrida consuma meno energia e richiede meno spazio rispetto alle unità AM e CNC separate.
△Parti con funzioni come canali di raffreddamento interni
Uno studio recente ha rilevato che la produzione ibrida elimina lo spreco delle tecniche sottrattive, riducendo il consumo di materiale fino al 97% . Con le macchine DED/CNC è anche possibile aggiungere materiale solo in posizioni selezionate. Questi utenti riparano i componenti danneggiati e accelerano la produzione aggiungendo metallo alle parti, come quelle utilizzate nell'industria marittima e petrolifera. Allo stesso tempo, l'unità CNC può lavorare strutture interne fini tra i cicli di deposizione del materiale.
Nonostante i suoi enormi vantaggi, la produzione ibrida non soddisfa tutte le esigenze di produzione e presenta alcuni svantaggi:
●Sebbene queste macchine possano ridurre l'investimento iniziale, non sono economiche e possono superare il budget di una piccola azienda.
●Il funzionamento di una macchina ibrida può essere complesso, richiedendo all'operatore una conoscenza sofisticata della stampa 3D e della lavorazione CNC per determinare il metodo migliore per produrre una determinata parte.