3D プリントと機械加工は「競合他社」と見なされることがよくありますが、「パートナー」にもなり得ます。 3D プリント部品は、より高い公差とより優れた表面仕上げを実現するために、機械加工が必要になることがよくあります。 一方、かつて金属の塊から削り出されていた部品は、より迅速に、より複雑な形状に 3D プリントすることができます。 3D プリントと CNC 機械を 1 つのパッケージに組み合わせて部品生産の自動化と高速化を図るハイブリッド製造機械の数が増えています。 それで、彼らはどのようにやっていますか？ ハイブリッド製造の未来は？
ハイブリッド製造装置メーカーは、ハイブリッド技術が両方の技術の欠点を克服し、メーカーがより正確で高品質の部品をより迅速かつ低コストで製造できるようになると述べています。 手動でパーツを動かしたり、2 つの異なる機器をプログラムしたりする必要がなく、機械加工だけで行うよりも無駄が少なく、3D プリントだけよりも効率的で正確です。
△直接エネルギー蒸着とCNCフライス加工の組み合わせ
ハイブリッド CNC-3D プリンターとは?
ハイブリッド製造は、アディティブ製造技術とサブトラクティブ製造技術を 1 台の機械で組み合わせる比較的新しいアプローチです。 これらのマシンは、3D プリントを使用して、金属またはプラスチック部品のほぼ正味の形状を生成します。 その後、機械の別のユニットまたはツールヘッドによって、部品が必要な公差までフライス加工されます。 ハイブリッド マニュファクチャリングにより、メーカー (およびその顧客) は、アディティブ マニュファクチャリングによって生成された複雑な形状とフライス加工の表面品質を得ることができます。 これらのマシンは、部品をゼロから構築するだけでなく、既存の部品に新しい機能を追加したり、部品の修理を行ったり、機械加工後の操作の前に部品をコーティングしたりするのに最適です。
ハイブリッド製造機械はメーカーによって異なりますが、一般に、連続ハイブリッド製造と代替ハイブリッド製造の 2 つのカテゴリに分類されます。
△3Dプリント後のCNC加工で滑らかな表面仕上げ
● シーケンシャル ハイブリッド製造機は、サブトラクティブ プロセスに入る前に、3D プリントされたニアネット シェイプ パーツを生成する完全な AM プロセスを最初に完了します。
● 製造プロセス全体を通して、AM ユニットとミリング ユニットを代替ハイブリッド製造機で交換します。 一部の代替ハイブリッド マシンは、パーツの加工中に残りを AM 印刷することさえできます。
ハイブリッド製造は、既存のコンポーネントの修理に加えて、試作品や機能的な最終用途部品を製造するための実行可能なソリューションです。 ハイブリッド製造は、アディティブ マニュファクチャリングと機械加工の両方の機能を必要とする中小企業にとって特に魅力的です。 これらの機械により、2 台の機械に投資することなく、2 つの (または混合した) 部品を生産できます。 また、自動車や航空宇宙における部品の複雑さや生産性など、特定の業界の厳しい要件にも対応できます。
ハイブリッド製造機の長所と短所
ハイブリッド製造には、純粋な AM またはサブトラクティブ法よりも多くの利点があります。
●その最も重要な利点の 1 つは、生産性を向上させる能力です。 AM と機械加工の両方のプロセスが 1 台のマシンで実行されるため、部品を交換したり、機器を再調整したりする必要はありません。 セルの加工は、手動の AM 後処理を部分的または完全に置き換えることもできるため、生産速度も向上します。
●ハイブリッド製造は、ほとんどの個別の 3D プリンターよりも高い精度と厳しい公差を実現できます。 アディティブ マニュファクチャリングでは、部品の統合、内部チャネル、格子充填など、機械加工よりも複雑な形状と部品構造を作成できます。 1 台の機械で部品全体を生産することで、機械加工の欠陥やエラーの可能性も減少します。
●ハイブリッドマシンは、単一の部品で複数の材料を使用できるようにするため、機械的性能が大幅に向上し、コストが削減されます。 より弱い部品をより強力な金属で覆ったり、部品の動きや熱伝達を改善するために高性能材料を追加したり、必要な場所だけに高価な材料を使用することで材料費を節約したりできます。
●ハイブリッド生産により、初期投資や運用コストを抑えることができます。 CNC マシンと産業用 3D プリンターを同時に購入するよりも、ハイブリッド マシンを完全に購入する方が安価です。 単一のハイブリッド マシンは、別々の AM ユニットと CNC ユニットよりも少ないエネルギーを消費し、必要な床面積も少なくて済みます。
△内部冷却水路等の機能を持つ部品
最近の調査によると、ハイブリッド製造によって減法技術の無駄が排除され、材料の消費が最大 97% 削減されることがわかりました。 DED/CNC マシンを使用すると、選択した場所にのみ材料を追加することもできます。 これらのユーザーは、損傷したコンポーネントを修理し、海洋産業や石油・ガス産業で使用される部品に金属を追加することで生産をスピードアップします。 同時に、CNC ユニットは、材料堆積の実行の間に微細な内部構造を機械加工できます。
その大きな利点にもかかわらず、ハイブリッド製造はすべての製造ニーズに適合するわけではなく、いくつかの欠点があります。
●これらの機械は初期投資を抑えることができますが、安価ではなく、小規模な会社の予算を超える可能性があります。
●ハイブリッド マシンの操作は複雑な場合があり、特定の部品を製造するための最適な方法を決定するには、オペレーターが 3D プリントと CNC 機械加工について高度な知識を持っている必要があります。