Гибридные станки. Сможет ли гибридное производство заменить более традиционные методы

Гибридные станки. Сможет ли гибридное производство заменить более традиционные методы

Станки с ЧПУ с их точностью обработки металлов в свое время стали технологичным ответом на традиционные способы субтрактивного производства. 

Технология аддитивного производства, известная как 3D-печать, использует противоположный подход – создает продукты с нуля, добавляя слой за слоем сырье для производства требуемых деталей. При этом создаются сложные формы с минимальными материальными отходами.

В обеих областях были достигнуты значительные успехи, но некоторые инновации в производстве вращаются вокруг сочетания двух контрастных, но взаимодополняющих стилей обработки. Это и принято называть гибридным производством. 

Специалисты производственно-инжиниринговой компании «Металворк» рассказывают, где используются гибридные станки, и почему традиционное производство пока остается актуальным.

Зачем использовать гибридное производство

Преимущества гибридного производства связаны с оптимизированным процессом изготовления детали. 

Раньше 3D-печать и операции по обработке (фрезерование/токарная обработка) приходилось выполнять на отдельных станках. Для этого требовалось несколько разных программ, настроек, операторов и т. д. 

В зависимости от производимой детали это превращается в сложный и трудоемкий процесс. В гибридном производстве все эти операции печати/обработки выполняются на одном станке, что значительно сокращает время/затраты, связанные с настройкой деталей. 

Также это имеет дополнительное преимущество в виде сокращения отходов материала и сокращения потенциальных ошибок, которые могут возникнуть при переключении со станка на станок.

Гибридные производственные процессы используют точность субтрактивного и сложность технологий аддитивного производства. Сначала создается отдельный продукт аддитивным способом, а затем его обрабатывают на станках с ЧПУ для получения высококачественного и точного конечного продукта. Но это означает, что гибридные станки должны быть спроектированы с учетом как аддитивных, так и субтрактивных приложений.

Возьмем, к примеру, мелкосерийное производство металлических деталей. Здесь основными компонентами гибридных станков являются фрезерные системы с ЧПУ, плюс применяются такие технологии аддитивного производства, как сопла для 3D-печати. 

3D-печать по металлу позволяет создавать более сложные конструкции, но с одним недостатком – поверхности остаются недостаточно отшлифованными. Для обеспечения более гладких поверхностей детали должны пройти обработку на станках с ЧПУ.

Гибридное производства включают в себя объединение двух методов, каждый из которых имеет свои преимущества: аддитивный – это сложные конструкции, субтрактивный – лучшая постобработка. Таким образом, гибридное производство позволяет гарантировать качество.

Применение гибридного производства

Пионерами в применении гибридных производственных процессов стали аэрокосмическая и автомобильная промышленности. При небольших или единичных партиях чрезвычайно сложных деталей, требующих регулярных повторений, гибридное производство становится для этих отраслей идеальным.

Сегодня существует множество известных компаний, которые используют гибридные технологии производства. 

Например , General Electric производит контурную лопатку турбины на гибридном станке, способном «печатать» металлом и выполнять 5-осевую фрезеровку и полную токарные операции. Это значительно повысило эффективность производства и обеспечило большую гибкость при проектировании и инжиниринге.

Инжиниринговая компания из Германии EDAG, используя аддитивное производство металла и трехмерную лазерную сварку, проектирует и изготавливает индивидуальные «пространственные рамы», которые можно оптимизировать для ряда, критически важных для полевых условий, спецификаций. 

Гибридный процесс приводит к созданию структур, способных соответствовать/поддерживать высокие требования к нагрузке, в то же время минимизируя вес рамы за счет использования аддитивного производства и 3D лазерной технологии. С помощью обычного производства эти структуры невозможно воспроизвести.

Гибридное производство для медицинских целей уже сегодня позволяет быстрее и дешевле производить высокоточные индивидуальные протезы и имплантаты. 

Другим выгодным применением гибридного производственного процесса является ремонт и обслуживания поврежденных и изношенных деталей.

 Будущее гибридного производства

В ближайшие годы ожидается более широкое внедрение гибридного производства в самых разных отраслях. Эта технология предлагает невероятные преимущества с точки зрения скорости и производительности, особенно когда речь идет о быстром прототипировании. 

Гибридное производство значительно сокращает время между концептуализацией и производством и, таким образом, может помочь компаниям быстрее выводить новые продукты на рынок.

Когда дело доходит до массового производства, возможно, еще слишком рано говорить о том, начнет ли гибридное производство заменять более традиционные методы. Хотя уже сегодня понятно, что гибридные машины могут сэкономить много времени/денег на настройке и эксплуатации, но они далеко не дешевы, и компаниям придется сопоставлять высокую цену с экономией на производстве.

Гибридная технология производства все еще находится на начальной стадии развития. Однако различные текущие и будущие тенденции гибридного производства обещают такие преимущества, как создание продуктов со сложной геометрией, более короткие сроки производства, минимум отходов, более низкие производственные затраты.