Metal Additive Manufacturing:Der neueste Trend im Multitasking

Der Laserauftragskopf für WFL Millturns wird direkt installiert in die B-Achsen-Spindeln der Maschinen. Bildnachweis:WFL Millturn Technologies.

Die additive Fertigung (AM), eine Technologie, die 3D-Komponenten Schicht für Schicht aufbaut, entwickelt sich weiter. Einst ein Werkzeug, das hauptsächlich für das Prototyping von Teilen aus Kunststoff verwendet wurde, beginnt es mit dem Aufkommen des Drucks von Metallteilen, die Fertigungsdesign- und Produktionswelt in immer bedeutenderer Weise zu beeinflussen. Kurz gesagt, diese Technik bietet insofern Vorteile, als sie komplexe, konturierte Designs erzeugen kann, die auf herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen (z. B. konforme Kühlkanäle in Spritzgussformen) schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu erstellen wären. Teiledesigns können auch für reduziertes Gewicht verfeinert werden, während die strukturelle Integrität beibehalten (oder verbessert) wird, indem Konzepte wie generatives Design angewendet werden.

Allerdings ist AM eine Technologie, die die Bearbeitung ergänzt, aber nicht ersetzen wird. Interessanterweise gibt es keinen klareren Weg, diesen Punkt zu unterstreichen, als einen Blick auf die zunehmende Zahl von Werkzeugmaschinenherstellern zu werfen, die ihren subtraktiven Ausrüstungsplattformen Additive hinzufügen.

Nahezu alle AM-gefertigten Teile erfordern eine Art Nachbearbeitung. Dabei kann es sich um Fräsen, Bohren, Gewindebohren oder Drehen sowie um Schleifen oder Polieren handeln. Durch die Kombination von Additiv und Subtraktiv auf einer Plattform können unfertige Arbeiten sowie die für die Fertigstellung eines additiv gewachsenen Teils erforderlichen Investitionsgüter eliminiert werden. Außerdem kann AM verwendet werden, um große, bearbeitete Teile mit kleinen, komplexen Merkmalen zu versehen. Oder für Reparaturarbeiten kann Material zu verschlissenen Teilen hinzugefügt werden, die dann maschinell entfernt werden können, um sie wieder auf die OEM-Spezifikationen zu bringen.

Die folgenden Videos zeigen diese Arten von Anwendungen. Beispielsweise wurden verschiedene Bearbeitungsplattformen, darunter Drehfräser und Fünf-Achsen-Maschinen, um AM-Prozesse wie Laserauftragschweißen erweitert. Ein begleitendes Online-Video zeigt ein Beispiel für Ersteres:eine WFL M80X Millturn, bei der der Laserkopf in die B-Achsen-Frässpindel eingebaut wird, um einem sehr großen Bauteil Material hinzuzufügen. Laserhärten ausgewählter Merkmale kann ebenfalls durchgeführt werden.

In diesem Fall eines Mazak Integrex i-400SAM, der gezeigt wird, wie Additiv verwendet wird, um Merkmale zu einer langen Vorschubschneckenkomponente hinzuzufügen, ist der AM-Laserauftragskopf (für dieses Modell sind drei mit unterschiedlichen Strahldurchmessern erhältlich) nicht in der B-Achsen-Frässpindel der Maschine montiert . Stattdessen wird er in einer speziellen, schwenkbaren Einheit installiert, und unbenutzte Laserköpfe werden außerhalb des Arbeitsbereichs gelagert, ähnlich wie Werkzeuge in einem automatischen Werkzeugwechslerkarussell eines Bearbeitungszentrums.

Ein weiteres Video zeigt ein Beispiel für Reparaturarbeiten. Darin verwendet ein fünfachsiger Tongtai AMH-630 einen AM-Laserauftragskopf, der in die Frässpindel der Maschine passt, um Inconel 718-Material auf die verschlissenen Spitzen von Turbinenschaufeln aufzutragen, das dann bearbeitet wird, wobei die vom OEM spezifizierten konturierten Formen zurückbleiben.

Ebenso wie die Hardware entwickelt sich auch die Software für diese hybriden Anwendungen weiter. Dies wird in einem Video demonstriert, das die Produktion einer Blisk aus Inconel 625 mit Autodesk Fusion 360 und PowerMill-Software auf einer Mazak Variaxis J-600/5XAM-Hybridmaschine mit Vollhartmetall- und Keramikwerkzeugen von Seco Tools zeigt. Anstatt mit einem großen Stück Material zu beginnen, das zur Herstellung der Blisk bearbeitet wird, beginnt das Werkstück mit der Nabe und die Schaufeln werden dann additiv gezüchtet und auf Form und Größe bearbeitet.

Doch wie programmiert man eine Multitasking-Maschine mit Additivfähigkeit? Ein langes, aber informatives Video führt Sie Schritt für Schritt durch den Programmierprozess für ein Rotationsteil mit Schaufeln, die per AM erstellt und anschließend mit Siemens NX CAM fertigbearbeitet werden.

Und was ist mit der für komplexe Bearbeitungsaufgaben so wichtigen Offline-Simulation? Das Additivmodul Vericut von CGTech simuliert sowohl additive als auch herkömmliche Bearbeitungsmöglichkeiten (Fräsen oder Drehen) von Hybridmaschinen mit demselben NC-Code. Es liest die Laserparameter, steuert die Laserleistung, den Fluss des Trägergases und des Metallpulvers spezifisch für jeden Job und Materialtyp und erkennt dann mögliche Kollisionen zwischen der Maschine und dem additiven Teil, während es gedruckt wird, was in einem anderen Video beschrieben wird. P>

Natürlich besteht die Möglichkeit, AM-Köpfe zu verschiedenen anderen Arten von Maschinenplattformen hinzuzufügen. Beispielsweise kann 3D Hybrid Solutions Zusatzköpfe für den 3D-Metalldruck über verschiedene Auftragungsmethoden liefern, darunter Laserschmelzen von Pulverspray, Lichtbogenschmelzen von Drahtvorschub und Hochgeschwindigkeits-Kaltspritzen von Metallpulver. Es scheint, dass diese Idee die Zustimmung der US-Marines hat, wie in dieser Geschichte erklärt wird.

Ist Metal AM auf Ihrem Radar? Oder verwenden Sie in Ihrem Geschäft 3D-Kunststoffdrucker für Prototypen, Vorrichtungen, Vorrichtungen und mehr? Senden Sie mir eine E-Mail an [email protected], um mir dies mitzuteilen.