Az additív gyártás, azon belül is a fémnyomtatás előre aligha megjósolható módon formálta át elsősorban a prototípus gyártás világát. Az öntészet vagy fröccsöntés és a CNC forgácsolás az az eljárás, ami életre hív alkatrészeket, amelyek azelőtt csak tervként léteztek. Ma sem egyszerű dolog ezeket helyettesíteni, különösen ha a tervezés szakaszában nincs változás, mégis vannak szituációk, amikor a 3D fémnyomtatás és a CNC forgácsolás kombinálhatók a hatékonyság növelése érdekében.
Mikor érdemes kombinálni az egyes gyártási eljárásokat?
Amikor a projekt gyors megvalósítására van szükség
Sok vállalat akkor kombinálja ezt a két eljárást, amikor egy feladat lehető leggyorsabb teljesítésére van szükség. Egyes alkatrészek kinyomtatása gyorsabb, mint a fröccsöntéshez vagy kovácsoláshoz szükséges forma szerszám tervezése és gyártása. Mindkét eljárásra igaz, hogy az eredeti fájl módosítása szükséges lehet ahhoz, hogy a megfelelő öntőszerszám vagy 3D nyomtatott termék készüljön el. Erre a 3D modell jó lehetőséget ad, azonban nem minden esetben engedélyezi a megrendelő a módosítást. Természetesen ha a termék saját, akkor a jóváhagyás bürokráciája jóval kisebb lehet. Sok esetben igaz, hogy az eredeti modell minimális módosításával sokkal hatékonyabb nyomtatási folyamat érhető el. A fröccsöntött vagy kovácsolt és a nyomtatott alkatrész is megmunkálandó CNC gépen, ahol a felület, geometriai- és mérettűrések ezt megkívánják.
Amikor a tűrésmező és a funkcionalitás kérdése így teljesül
A pontosság egy olyan területe a 3D fémnyomtatásnak, ahol a fejlesztések igen intenzíven zajlanak. De a mérnökök fáradozásainak ellenére is gyakori, hogy további megmunkálásra van szükség a vevői elvárások teljesítéséhez. A nyomtatók pontossága nagyjából 0.1 mm, ami ennél jobb és rosszabb is lehet a géptől, a felhasznált portól és a választott technológiai paraméterektől függően. Elsősorban a geometria csavarodása az, ami miatt a pontosság kérdésére nincs egyértlemű válasz. A CNC gépek ezzel szemben az 0.01 mm-es tűrésbe is képesek folyamatbiztosan betalálni. Itt is igaz azonban, hogy az anyagtól, a szerszám állapotától, géptől is nagyban függ egy CNC forgácsolási folyamat pontossága.
A fenti tény még nem dönti el a “melyik a jobb?” kérdést. Ugyanis a termékfejlesztő mérnökök használhatják a fémnyomtatást például a prototípus elkészítésére. Amikor pedig az találkozik az elképzeléseikkel, a sorozatgyártás már történhet a magasabb profit elérését lehetővé tevő CNC forgácsolással is. Általában igaz, hogy a CNC forgácsoláshoz szükséges előkészület hosszabb, mint a 3D nyomtatásnál. Ennek oka, hogy a forgácsolás esetén felfogási tervre, szerszámozásra, programra is szükség van, ami adott esetben más-más szakember területe. Ezzel szemben a nyomtatás jellemzően egy kézben marad, és “csak” a modell orientációjának, a támasztó struktúrának és a technológiának a beállítására van szükség.
Amikor nagy mennyiségű alkatrész gyártására van szükség
Ahogy azt a korábbiakban taglaltam, a 3D nyomtatás nem a pontosságáról híres, míg a CNC forgácsoláshoz szükséges előkészület hosszadalmas. A megoldás a kettő kombinácója. Megfelelően modern és jól konfigurált 3D fémnyomtatóval elkészülhet maga az alaptest, mely a megfelelő és szükséges felületkezelésekkel esztétikus állapotba kerül. A funkcionalitáshoz szükséges felületek, furatok stb. elkészítése pedig történhet CNC gépen. Az eredmény felügyeletet nem igénylő, javarészt automatizált nyomtatás, és a CNC gépeket csak rövid időre lekötő, kevés szerszám kopását okozó minimális anyagleválasztással járó forgácsolás. Gyorsabb átfutás, magasabb profit.
Amikor a költségek csökkentése kritikus
A költségek csökkentése bármely vállalat számára a versenyképesség alapja. A CNC forgácsolás esetén, különösen az elmúlt időkre jellemző alapanyag drágulás miatt jellemző, hogy alternatív anyagokat keresnek. A 3D fémnyomtatás egyik legnagyobb előnye, hogy amellett, hogy sokféle anyag áll rendelkezésre már most is, lehetősége van további anyagok kikísérletezésére. Ehhez persze olyan nyitott, mind technológiai paramétert módosítani engedő rendszerre van szükség, amit például az SLM Solutions rendszere biztosít. Kellő hozzáértéssel tehát az anyagköltségeken és a megmunkálás szerszám költségein is spórolni lehet.
Persze vannak tényezők, melyek nehezítik a két gyártástechnológia együttes alkalmazását. Ilyenek a szokások. Amíg a tervezés nem szakad el jelentősen a megszokott design módszerektől, a 3D fémnyomtatás kevés helyen veszi fel a versenyt a CNC forgácsolással. Amikor a paradigmaváltás bekövetkezik, teret nyer a topológiai optimalizálás vagy generatív tervezés, akkor az additív módszerek létjogosultsága drasztikusan emelkedni fog. Ámde a sikerhez vezető út nem lesz se könnyű, se rövid.
A CNC forgácsolásnak bevált módszerei, létező eszközei vannak. És bár a szakember hiány általános, még mindig sokkal inkább találni CNC témában jártas műszaki erőforrást, mint az additív gyártásban hasonlóan tapasztalt mérnököt.
Szerző: GépészPresszó
