エンジニアは新しい図面を開きます。これは、内部オイル チャネル、交差する水路、および自由形状キャビティが詰め込まれた油圧ハウジングです。 5- 軸プログラマは、問題を解決したプログラマが機能の半分に到達できないと直ちにフラグを立てます。部品を分割し、半分を機械加工してから、それらを溶接またはボルトで固定するのが通常の回避策です。このルートでは、シーリングのリスクが増し、追加の治具が追加され、リードタイムが長くなり、コストが高くなります。
実際的な問題が明らかになります。金属3Dプリント部品ジオメトリをまとめて解決しますか?
複雑な内部キャビティが依然として多軸 CNC に挑戦する理由
ツールのアクセシビリティにより、ハードリミットが設定されます。同時 5- 軸マシンでも、深く湾曲したチャネルや完全に囲まれた通路では困難を伴います。深さ-対-直径の比率がおよそ 4:1 を超えるか、視界の妨げになると、ショップは複数のセットアップまたは二次 EDM を使用するようになります。-
純粋な機械加工が失敗した場合、設計者は部品を分割します。各接合部は、後に圧力がかかると潜在的な漏れ経路になります。溶接により、熱影響部と残留応力が発生します。{2}検査と再加工が続きます。少量から中量の複雑な形状のパーツの場合、これらのペナルティにより、従来のルートはすぐに高価になってしまいます。
金属 3D プリントが内部キャビティ問題を解決する方法-
積層プロセスでは金属粉末から層ごとに構築されるため、ツールの到達距離は問題ではなくなります。ほぼあらゆる形状の内部チャネル-、円形、正方形、分岐、または等角-は単一の固体として形成されます。
SLM (選択的レーザー溶融)
粉末を完全に溶かし、機能的な油圧部品に適したほぼ完全な密度を実現します。{0}チャネル内の未溶融粉末は一時的なサポートとして機能し、後で設計された逃がし穴 (通常は 3 mm 以上) を通して除去されます。
産業用MJF印刷
高性能ポリマーのプロトタイプに最適で、複雑な内部流路を迅速に検証します。{0}量産金属部品の場合は、SLM または金属バインダー-噴射システムが主流です。
どちらのアプローチも、CNC では実現できない設計オプションを提供します。-重量を削減するトポロジーの最適化された格子、部品の輪郭に沿ったコンフォーマルな冷却チャネル、圧力損失を低減する滑らかな有機流路などです。
かつては 10 個以上の機械加工部品が必要だった油圧マニホールドが、1 つの金属 3D プリント部品になるようになりました。接合部が少ないということは、漏れ箇所が少なくなり、組み立てが簡単になることを意味します。
3D プリントは CNC を完全に置き換えることはできません-ハイブリッドが勝つ場合
-通常、完成品の金属 3D プリントは維持されます±0.1mm周囲の表面粗さRa 5 ～ 15 μm。より厳しい公差が必要なシール面、高精度の穴、ねじ山には、依然として CNC 仕上げが必要です。
鍛造ビレットは、一部のハイサイクル用途に必要な完全に等方性の特性も保持します。{0}}生産量が増えると、コストのバランスが変化します。-プログラムや治具の料金が支払われると、単純な形状や中程度に複雑な形状の場合、多軸 CNC の方が安くなることがよくあります。-。
現実的な産業上の答えはハイブリッド製造です。複雑な内部形状と自由形状ボディを印刷し、重要なデータムとシール面のみを機械加工します。この組み合わせにより、加算の幾何学的な自由度と減法作業の精度が得られ、低-から中バッチの複雑な内部キャビティ部品の最適なプロセスにランクされます-。
サポート構造なしで内部チャネルを印刷する場合の実践上の注意
設計者は、いくつかの反復可能なルールを使用して、トラップされたサポートを回避できます。
これらのルールは、「サポート構造なしで内部チャネルを印刷する方法」を理論的な問題から再現可能な生産方法に変えます。
事例: 油圧ハウジングのハイブリッド ルート
ケーススタディ
金属 3D 印刷の専門メーカーが手がけた最近のプロジェクトには、複数の交差するオイル ギャラリーと取り付けインターフェースを備えた高圧油圧ハウジングが含まれていました。-純粋な多軸 CNC では、3 つの個別の部品、溶接、広範な漏れテストが必要となり、推定リードタイムは 6 ～ 8 週間です。-
チームは加法性を考慮して部品を再設計しました。-自立型チャネル、粉末脱出ポート、およびすべての重要な面に余分なストックを残した-。ハウジングは SLM によってステンレス鋼で製造され、応力が緩和され、公差が要求される場合にのみ 5 軸機械で仕上げられました。-
リードタイムは以下に短縮されました2週間以内。一体構造の設計により、溶接接合部が不要になりました。-圧力テストにより、動作圧力で漏れのない性能が確認されました。-小規模な生産バッチの場合、総コストは複数ピースの CNC ルートよりも大幅に低くなりました。-
業界の方向性
金属積層造形は、内部の複雑さ{0}}に価値がある部品、{0}}コンフォーマル冷却工具インサート、-航空宇宙用軽量マニホールドなどの部品でシェアを拡大し続けています。油圧ハウジングの多軸 CNC と 3D プリンティングを比較すると、チャネルの形状が主なコスト要因である場合、ハイブリッド ルートがますます有利になります。ラピッドプロトタイプ技術チームは、金属生産に着手する前に、ポリマーの流動性能を検証できます (多くの場合、産業用 MJF 印刷を介して)。かつては純粋に内部キャビティ CNC 加工工場として運営されていた進歩的なショップは、現在では定期的に添加剤の能力を追加したり、金属 3D 印刷メーカーと提携して両方のオプションを利用できるようにしています。
よくある質問
Q: 3D プリンティングは、内部キャビティ部品の CNC を完全に置き換えることができますか?
A: いいえ。アクセスできない内部機能を解決し、アセンブリを統合しますが、重要な公差と表面仕上げには、ほとんどの場合 CNC 仕上げが必要です。
Q: MJF 印刷は、機能する内部チャネルに対して十分な精度がありますか?
A: 産業用MJF印刷一貫した等方性ポリマー部品を提供し、ラピッド プロトタイプ技術や非金属チャネルに適しています。{0}}加圧された金属チャネルの場合は、SLM または金属バインダーのジェッティングが依然として有力な選択肢です。
Q: 小規模バッチの場合、3D プリントと多軸 CNC のどちらが安いですか?{1}}
A: 複雑な内部キャビティの場合、金属 3D プリントまたはハイブリッド ルートは、複数のセットアップ、溶接、スクラップのリスクを回避できるため、通常、1 個から数十個の数量でコストが安くなります。
Q: 3D プリントした金属部品を後で CNC 仕上げすることはできますか?
A: はい。重要な表面に機械加工ストックを残すのは標準的な手法であり、これによりシールと組み立てに必要な精度が得られます。
次のステップ
次の油圧ハウジング、マニホールド、またはキャビティ部品が多軸 CNC の実用限界を超える場合は、図面を送信して製造可能性を迅速にレビューしてください。{0}}専門の金属 3D プリント メーカーは、純粋な積層造形、ハイブリッド積層造形-と- CNC、または従来の機械加工が、お客様の体積とパフォーマンス ウィンドウ内の複雑な内部キャビティ部品に最適なプロセスを提供するかを示すことができます。- 従来の分割{6}}および-溶接方法と比較して、リード タイムを定期的に短縮し、漏れ箇所を除去し、総コストを削減します。