เครื่องจักรกลซีเอ็นซีกับการพิมพ์ 3 มิติ

การเปลี่ยนจากการออกแบบชิ้นส่วนไปสู่การผลิตทางกายภาพทำให้เกิดทางเลือกที่สำคัญและกำหนดงบประมาณได้ระหว่างวิธีการผลิตแบบหักลบและแบบเพิ่มเนื้อ การเลือกกระบวนการผลิตที่ไม่ถูกต้องนำไปสู่ความสมบูรณ์ทางกลที่ลดลง ปัญหาคอขวดในการผลิตที่รุนแรง หรือการต้นทุนเกินทวีคูณในวงกว้าง วิศวกรและนักออกแบบผลิตภัณฑ์จะต้องประเมินข้อกำหนดของโครงการเทียบกับความเป็นจริงทางกายภาพของแต่ละวิธีในโรงงาน คุณไม่สามารถส่งไฟล์ CAD ไปยังเครื่องจักรและคาดหวังผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้โดยไม่เข้าใจกลไกพื้นฐานของวิธีการขึ้นรูปหรือการสะสมของวัสดุ รายละเอียดการแจกแจงตามหลักฐานตามวัตถุประสงค์นี้เมื่อใดจึงควรใช้วิธีลบเทียบกับกระบวนการบวก เราประเมินเทคโนโลยีเหล่านี้ในความแม่นยำด้านมิติ คุณสมบัติของวัสดุ ความสามารถในการปรับขนาดปริมาตร และประสิทธิภาพการผลิตโดยรวม เพื่อช่วยคุณในการตัดสินใจด้านการผลิตโดยมีข้อมูลครบถ้วน

• ความแตกต่างพื้นฐาน: การตัดเฉือน CNC เป็นกระบวนการหักลบที่จะดึงวัสดุออกจากบล็อกทึบ เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่เหนือกว่า การพิมพ์ 3 มิติเป็นกระบวนการเสริมที่สร้างชิ้นส่วนทีละชั้น ทำให้เกิดอิสระทางเรขาคณิตอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

• ความแม่นยำและประสิทธิภาพ: การตัดเฉือน CNC ยังคงเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมในด้านพิกัดความเผื่อที่จำกัด ผิวสำเร็จที่เรียบ และคุณสมบัติทางกลแบบไอโซโทรปิกที่จำเป็นในชิ้นส่วนที่ใช้งานจริง

• ความคล่องตัวและความซับซ้อน: การพิมพ์ 3 มิติเป็นเลิศในการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว การผลิตในปริมาณน้อย และการผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนสูง (เช่น ช่องทางภายในหรือโครงตาข่าย) ที่ไม่สามารถตัดเฉือนได้

• จุดครอสโอเวอร์: ต้นทุนต่อหน่วยสำหรับการพิมพ์ 3D ยังคงค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงปริมาณ ในขณะที่การตัดเฉือน CNC มีความคุ้มค่ามากขึ้นอย่างมากในปริมาณการผลิตที่สูงขึ้น เนื่องจากการประหยัดต่อขนาดซึ่งชดเชยต้นทุนการตั้งค่าเริ่มต้น

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีกับการพิมพ์ 3 มิติ: อะไรคือความแตกต่างหลัก?

การทำความเข้าใจกลไกหลักของเทคโนโลยีทั้งสองนี้เป็นก้าวแรกในการผลิตชิ้นส่วนที่ประสบความสำเร็จ การผลิตแบบหักลบ ซึ่งรวมถึงการกัด การกลึง และการเจาะ เริ่มต้นจากก้อนวัตถุดิบที่มั่นคง เครื่องมือตัดจะกำจัดวัสดุอย่างเป็นระบบจนกว่าจะได้รูปทรงสุดท้าย แกนหมุนขับเคลื่อนเครื่องมือ และแกนของเครื่องจักรจะเคลื่อนชิ้นงานหรือหัวเครื่องมือเพื่อแกะสลักรูปทรงเรขาคณิต การผลิตแบบเติมเนื้อ ซึ่งรวมถึงเทคโนโลยีต่างๆ เช่น Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS) และ Direct Metal Laser Sintering (DMLS) สร้างชิ้นส่วนโดยการฝากหรือบ่มวัสดุทีละชั้นด้วยกล้องจุลทรรศน์ แทนที่จะตัดขยะทิ้ง เครื่องจักรจะวางเฉพาะวัสดุที่หน้าตัดของชิ้นส่วนกำหนดเท่านั้น

การกำหนดเกณฑ์ความสำเร็จจำเป็นต้องกำหนดข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการประเมินชิ้นส่วน วิศวกรจะต้องวิเคราะห์ภาระทางกลที่คาดหวัง สภาพแวดล้อมการทำงาน และอายุการใช้งานที่ยืนยาวของวงจรชีวิต ส่วนประกอบที่ต้องเผชิญกับแรงเฉือนสูงหรืออุณหภูมิสูงจัดต้องพิจารณาการผลิตที่แตกต่างจากต้นแบบที่มองเห็นได้ซึ่งใช้สำหรับการทดสอบตามหลักสรีรศาสตร์ คุณต้องดูความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึง และอุณหภูมิการโก่งตัวเนื่องจากความร้อนที่จำเป็นสำหรับการใช้งาน หากชิ้นส่วนเข้าไปในห้องเครื่องยนต์ จะต้องทนความร้อนและการสั่นสะเทือนได้ หากเป็นคู่มือการผ่าตัดแบบกำหนดเอง จำเป็นต้องมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสอดคล้องทางกายวิภาคที่แม่นยำ

การปฏิบัติตามข้อกำหนดและมาตรฐานของอุตสาหกรรมมีอิทธิพลอย่างมากต่อการตัดสินใจครั้งนี้ ภาคการบินและอวกาศ การแพทย์ และยานยนต์ประเมินกระบวนการเหล่านี้อย่างเข้มงวดเพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบ ความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุ ข้อกำหนดการรับรอง และโหมดความล้มเหลวที่คาดการณ์ได้นั้นไม่สามารถต่อรองได้ในพื้นที่เหล่านี้ วิธีการลบมีมาตรฐานการทดสอบที่กำหนดไว้มานานหลายทศวรรษ ในขณะที่วิธีการเติมแต่งกำลังพัฒนากรอบการรับรองของตนเองอย่างรวดเร็วสำหรับการใช้งานปลายทาง เมื่อคุณตัดเฉือนชิ้นส่วนจากบล็อกอะลูมิเนียม 7075-T6 ที่ได้รับการรับรอง คุณจะมีรายงานการทดสอบของโรงงานที่รับประกันคุณสมบัติของชิ้นส่วนนั้น ชิ้นส่วนเติมเติมมักจะต้องมีการทดสอบคูปองอย่างกว้างขวางควบคู่ไปกับงานสร้างเพื่อตรวจสอบว่าพารามิเตอร์เลเซอร์และคุณภาพผงทำให้เกิดพื้นฐานทางกลที่คาดหวัง

เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: ความแม่นยำ วัสดุ และขนาดการผลิต

เมื่อความต้องการด้านการทำงานต้องการความแม่นยำสูงสุด CNC Machining สามารถตอบสนองความต้องการได้อย่างสม่ำเสมอ อุปกรณ์สมัยใหม่มักมีพิกัดความเผื่อที่แคบ ±0.001 นิ้วหรือดีกว่าเป็นประจำ ความแม่นยำด้านมิตินี้ส่งผลโดยตรงต่อชิ้นส่วนที่เข้าคู่และการประกอบที่ซับซ้อน ทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบต่างๆ จะเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยไม่ต้องทำการซ่อมแซมด้วยตนเอง ช่างเครื่องสามารถหมุนออฟเซ็ตเครื่องมือเพื่อชนกับตลับลูกปืนหรือร่องโอริงที่มีความสามารถในการทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์ ความแข็งแกร่งของเครื่องมือกล เมื่อรวมกับเครื่องมือตัดคุณภาพสูงและการทำงานที่เหมาะสม ช่วยลดการเคลื่อนตัวของมิติที่มักพบเห็นได้ในกระบวนการเติมแต่งที่ใช้ความร้อน

การเลือกใช้วัสดุและความสมบูรณ์ทางกลแสดงถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญ การตัดเฉือนจากเหล็กแท่งอัดรีดหรือแท่งหล่อส่งผลให้มีคุณสมบัติไอโซโทรปิก ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนจะมีความแข็งแรงสม่ำเสมอในทุกทิศทาง วิศวกรสามารถเข้าถึงคลังโลหะและพลาสติกเกรดวิศวกรรมมากมาย โครงสร้างเกรนของแผ่นอะลูมิเนียมม้วนหรือเหล็กแท่งหลอมให้ประสิทธิภาพที่คาดการณ์ได้และเชื่อถือได้ภายใต้น้ำหนักบรรทุก

1. อลูมิเนียมอัลลอยด์ (6061, 7075) สำหรับอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง

2. สแตนเลส (304, 316, 17-4) เพื่อความทนทานต่อการกัดกร่อนและความทนทาน

3. ไทเทเนียม (เกรด 5) สำหรับอากาศยานและการปลูกถ่ายทางการแพทย์

4. พลาสติกวิศวกรรม (PEEK, Delrin, ไนลอน) สำหรับแรงเสียดทานต่ำและเป็นฉนวนไฟฟ้า

5. ทองเหลืองและทองแดงสำหรับการนำไฟฟ้าและการจัดการความร้อน

ความสามารถในการตกแต่งพื้นผิวนอกเครื่องจักรของกระบวนการลบนั้นเหนือกว่าวิธีการเติมแต่งส่วนใหญ่อย่างมาก ทางเดินเครื่องมือที่ตั้งโปรแกรมไว้อย่างดีจะทำให้พื้นผิวเรียบ ซึ่งมักไม่จำเป็นต้องดำเนินการตกแต่งขั้นสุดท้ายอีก นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับพื้นผิวการซีลตามการใช้งาน ความพอดีของตลับลูกปืน หรือความต้องการด้านความสวยงามระดับสูง ด้วยการปรับอัตราการป้อนและความเร็วของสปินเดิล ช่างเครื่องจึงสามารถได้ค่าเฉลี่ยความหยาบผิวเฉพาะ (Ra) คุณไม่จำเป็นต้องจัดการกับผลกระทบจากการขึ้นบันไดซึ่งเกิดจากการทับถมแบบชั้นต่อชั้น

ความสามารถในการปรับขนาดเป็นไปตามเส้นโค้งที่ชัดเจน การผลิตแบบหักลบเกี่ยวข้องกับต้นทุนทางวิศวกรรมที่ไม่เกิดซ้ำ (NRE) เริ่มต้นในระดับสูง โปรแกรมเมอร์ต้องสร้างเส้นทางเครื่องมือ CAM ผู้ปฏิบัติงานต้องออกแบบอุปกรณ์ยึดจับงานแบบกำหนดเอง และเครื่องต้องมีการตั้งค่าทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม การลงทุนล่วงหน้าเหล่านี้จะตัดจำหน่ายอย่างรวดเร็วตลอดการดำเนินการผลิตที่มีปริมาณปานกลางถึงสูง ทำให้ต้นทุนต่อชิ้นส่วนมีประสิทธิภาพสูงในวงกว้าง เมื่อตั้งค่าเครื่องจักรและตรวจสอบชิ้นแรกแล้ว รอบเวลาต่อชิ้นส่วนมักจะวัดเป็นนาทีหรือวินาที เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง บางครั้งไฟดับด้วยเครื่องป้อนชิ้นงานแบบแท่งหรือกลุ่มพาเลท ส่งผลให้ส่วนประกอบที่เหมือนกันหลายพันชิ้นปั่นป่วน

การพิมพ์ 3 มิติ: อิสระในการออกแบบ ความเร็ว และข้อจำกัด

การผลิตแบบเติมเนื้อจะแยกความซับซ้อนทางเรขาคณิตออกจากความยากในการผลิตได้อย่างสมบูรณ์ นักออกแบบสามารถใช้กลยุทธ์การลดน้ำหนัก สร้างโครงสร้างตาข่ายภายใน และรวมส่วนประกอบที่มีหลายส่วนเป็นส่วนประกอบที่พิมพ์ออกมาชิ้นเดียว คุณสมบัติต่างๆ เช่น ช่องระบายความร้อนภายใน ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในทางกายภาพในการตัดเฉือนตามปกติ เนื่องจากเครื่องมือตัดไม่สามารถเข้าถึงภายในช่องโค้งได้ จึงทำได้อย่างง่ายดายทีละชั้น อิสรภาพนี้ช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีได้ โดยที่ซอฟต์แวร์จะนำวัสดุออกจากพื้นที่ภายใต้ความเครียดต่ำ ส่งผลให้ได้รูปทรงที่เป็นธรรมชาติและมีประสิทธิภาพสูง

การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและความเร็วในการทำซ้ำเป็นตัวขับเคลื่อนหลักสำหรับการนำไปใช้แบบเพิ่มเติม การย้ายจากไฟล์ CAD ไปยังชิ้นส่วนทางกายภาพจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมง ไม่จำเป็นต้องมีเครื่องมือแบบกำหนดเอง การเขียนโปรแกรม CAM ที่ซับซ้อน หรือการทำงานเฉพาะทาง ซึ่งช่วยให้ทีมวิศวกรสามารถทดสอบการออกแบบซ้ำหลายครั้งในเวลาที่จะใช้ในการตั้งค่าการดำเนินการลบเพียงครั้งเดียว คุณส่งออกไฟล์ STL หรือ 3MF เรียกใช้ผ่านตัวแบ่งส่วนข้อมูล และส่งไปยังเครื่องพิมพ์ หากต้นแบบไม่ผ่านการตรวจสอบความพอดี คุณจะต้องอัปเดต CAD, แบ่งส่วนอีกครั้ง และสร้างเวอร์ชันใหม่ในเช้าวันถัดไป

แม้จะมีข้อดีเหล่านี้ ก็ต้องระบุข้อจำกัดของวัสดุและแอนไอโซโทรปีด้วย วิธีการพิมพ์ 3D หลายวิธีแสดงจุดอ่อนโดยธรรมชาติในแกน Z เนื่องจากชิ้นส่วนถูกสร้างขึ้นทีละชั้น พันธะระหว่างชั้นจึงมักจะอ่อนกว่าตัววัสดุเอง ส่งผลให้เกิดคุณสมบัติทางกลแบบแอนไอโซทรอปิก หากคุณดึงส่วนที่พิมพ์ออกจากกันตามแนวเลเยอร์ มันจะล้มเหลวด้วยแรงที่ต่ำกว่าการดึงในแนวตั้งฉากกับเลเยอร์ ในขณะที่การเลือกใช้สารเติมแต่งระดับการผลิตมีเพิ่มมากขึ้น แต่ก็ยังมีข้อจำกัดเมื่อเทียบกับสต็อกบิลเล็ตแบบดั้งเดิม คุณยังต้องคำนึงถึงการแปรปรวนและการหดตัวจากความร้อนเนื่องจากวัสดุเย็นลงจากสถานะหลอมเหลวเป็นสถานะของแข็ง

ข้อจำกัดด้านปริมาณทำให้วิธีการเติมแต่งไม่สามารถแข่งขันกับการผลิตแบบดั้งเดิมที่มีปริมาณการผลิตสูงได้ในเชิงเศรษฐกิจและชั่วคราว กระบวนการทับถมแบบชั้นต่อชั้นนั้นช้าโดยธรรมชาติ โดยทั่วไปการพิมพ์หนึ่งหมื่นชิ้นจะใช้เวลานานกว่าการพิมพ์หนึ่งชิ้นถึงหมื่นเท่า ทำให้แทบไม่มีการประหยัดจากขนาด แม้ว่าฟาร์มการพิมพ์จะสามารถเพิ่มปริมาณงานได้โดยการรันเครื่องจักรหลายเครื่องพร้อมกัน แต่รอบเวลาต่อชิ้นส่วนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง โดยพื้นฐานแล้วคุณถูกจำกัดด้วยความเร็วของหัวพิมพ์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้ หรือความเร็วของเลเซอร์ในการสแกนข้ามแท่นพิมพ์โดยไม่กระทบต่อคุณภาพของชิ้นส่วน

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีกับการพิมพ์ 3 มิติ: การเปรียบเทียบความแตกต่างที่สำคัญ

ความแตกต่างระหว่างความแม่นยำที่เข้มงวดของวิธีการลบกับความยืดหยุ่นในการออกแบบของวิธีการเติมแต่งเผยให้เห็นขอบเขตการปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน กระบวนการหักลบรับประกันความแม่นยำของขนาด แต่จำกัดการออกแบบให้อยู่แค่สิ่งที่เครื่องมือตัดสามารถเข้าถึงได้ทางกายภาพ คุณต้องคำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือ ความยาวของร่องฟัน และความต้องการรัศมีมุมภายใน กระบวนการเติมเติมให้อิสระทางเรขาคณิตที่แทบจะไร้ขีดจำกัด แต่มักจะเสียสละความแม่นยำของมิติระดับไมโครเนื่องจากการหดตัวด้วยความร้อนและความละเอียดของชั้น คุณต้องออกแบบโครงสร้างรองรับ มุมยื่น และการกระจายมวลความร้อน

ขยะวัสดุและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมแตกต่างกันอย่างมาก กระบวนการลบทำให้เกิดการสูญเสียวัสดุจำนวนมากในรูปของเศษและเศษ การตัดเฉือนฉากยึดที่ซับซ้อนจากบล็อกทึบอาจส่งผลให้ 80% ของวัตถุดิบถูกตัดออกไป แม้ว่าเศษโลหะสามารถรีไซเคิลได้ แต่กระบวนการนี้ก็ใช้พลังงานมาก กระบวนการเติมแต่งมีประสิทธิภาพสูง โดยใช้เฉพาะวัสดุที่จำเป็นในการสร้างชิ้นส่วนและโครงสร้างรองรับ ระบบเตียงผงมักจะสามารถรีไซเคิลผงที่ไม่มีการเผาสำหรับการสร้างในอนาคต ช่วยลดการสูญเสียวัตถุดิบให้เหลือน้อยที่สุด

ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณกับเวลาจะกำหนดกำหนดการผลิต ความเร็วการพิมพ์ 3D ถูกจำกัดโดยพื้นฐานตามปริมาณชิ้นส่วน ชิ้นส่วนที่ใหญ่ขึ้นจะปรับขนาดเวลาในการพิมพ์แบบทวีคูณเมื่อชั้นสะสมสะสม ในทางกลับกัน ความเร็วลบจะถูกขับเคลื่อนด้วยอัตราการกำจัดวัสดุ การสร้างชิ้นส่วนขนาดใหญ่และเรียบง่ายนั้นใช้เครื่องจักรได้เร็วกว่าการพิมพ์อย่างมาก การเพิ่มความเร็วในการตั้งค่าทำให้ได้รับส่วนแรกอย่างรวดเร็ว ชัยชนะแบบหักลบกับอัตราการกำจัดวัตถุดิบและความเร็วการผลิตต่อชิ้นส่วนเมื่อเครื่องจักรทำงาน เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ความเร็วสูงสามารถดึงอะลูมิเนียมออกมาเป็นปอนด์ได้ในเวลาไม่กี่นาที ในขณะที่เครื่องพิมพ์อาจใช้เวลาหลายวันในการสร้างให้ได้ปริมาณเท่าเดิม

ข้อกำหนดหลังการประมวลผลทำให้เกิดต้นทุนแรงงานและเวลาที่ซ่อนอยู่ การผลิตแบบเติมเนื้อมักต้องการการกำจัดส่วนรองรับ การบ่มด้วยรังสียูวี การบรรเทาความเครียดจากความร้อน และการปรับระดับพื้นผิวให้เรียบอย่างเข้มข้นเพื่อกำจัดเส้นชั้น การพิมพ์โลหะ 3D จำเป็นต้องตัดชิ้นส่วนออกจากเพลตชิ้นงานด้วย EDM แบบลวด แล้วส่งผ่านเตาเผาเพื่อลดความเค้นตกค้าง การผลิตแบบหักลบหลังการประมวลผลมักเกี่ยวข้องกับการลบคมโดยตรง การพ่นสื่อ หรือกระบวนการอโนไดซ์และการเคลือบแบบมาตรฐาน ชิ้นส่วนจะหลุดออกจากเครื่องใกล้กับสถานะสุดท้ายมากขึ้น

ต้นทุน ปริมาณ และการแลกเปลี่ยนการผลิต

การทำแผนที่วิถีเศรษฐกิจเผยให้เห็นจุดครอสโอเวอร์ระหว่างต้นทุนและปริมาณที่ชัดเจน การผลิตแบบเติมเนื้อจะมีประสิทธิภาพสูงสำหรับหน่วยที่ 1 ถึง 50 การไม่มีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งทำให้เป็นตัวเลือกที่สมเหตุสมผลสำหรับปริมาณต่ำ อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณถึงหลักร้อยหรือหลักพัน วิธีลบจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นแบบทวีคูณ ความเร็วในการผลิตจะดูดซับการลงทุนในการตั้งค่าเริ่มต้นได้อย่างง่ายดาย คุณต้องคำนวณจุดคุ้มทุนตามรูปทรงและวัสดุเฉพาะ ชิ้นส่วนที่เป็นบล็อกธรรมดาจะข้ามไปสู่การตัดเฉือนอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ท่อร่วมที่ซับซ้อนสูงอาจมีราคาถูกกว่าในการพิมพ์แม้ในปริมาณที่มากขึ้น

ต้นทุนเครื่องมือและการตั้งค่าเน้นการแบ่งแยกนี้ กระบวนการเติมแต่งต้องอาศัยการลงทุนด้านเครื่องมือเกือบเป็นศูนย์ ฐานเครื่องพิมพ์เป็นอุปกรณ์ยึดสากล คุณปรับทิศทางชิ้นส่วนในซอฟต์แวร์ สร้างการรองรับ และกดพิมพ์ กระบวนการลบต้องใช้การลงทุนล่วงหน้าจำนวนมากสำหรับการเขียนโปรแกรม การทำงานแบบกำหนดเอง เครื่องมือตัดเฉพาะทาง และการสอบเทียบเครื่องจักร คุณอาจจำเป็นต้องตัดเฉือนกรามแบบอ่อนแบบกำหนดเองเพื่อจับชิ้นส่วนสำหรับการทำงานครั้งที่สอง ต้นทุน NRE เหล่านี้จะต้องนำมาคำนวณในการดำเนินการผลิตด้วย

สิ่งอำนวยความสะดวกสมัยใหม่มักไม่ค่อยเลือกเทคโนโลยีเพียงชนิดเดียว พวกเขาใช้กลยุทธ์การผลิตแบบผสมผสาน มีการใช้วิธีการเพิ่มเติมเพื่อการวนซ้ำอย่างรวดเร็ว การสร้างจิ๊กประกอบแบบกำหนดเอง และการพิมพ์ปากจับแบบอ่อนสำหรับการทำงาน จากนั้นจึงใช้วิธีการหักลบสำหรับการผลิตชิ้นส่วนตามหน้าที่ขั้นสุดท้าย เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดทางกลและพิกัดความเผื่อทั้งหมด คุณอาจพิมพ์ต้นแบบเพื่อตรวจสอบหลักสรีรศาสตร์ จากนั้นจึงตัดเฉือนหน่วยการผลิตขั้นสุดท้ายจากอะลูมิเนียมแท่งยาว คุณยังอาจพิมพ์ชิ้นส่วนโลหะที่ซับซ้อนใกล้กับรูปร่างสุทธิ จากนั้นจึงตัดเฉือนพื้นผิวการจับคู่ที่สำคัญเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนที่ต้องการ

ความท้าทายเชิงปฏิบัติของการใช้เครื่องจักร CNC และการพิมพ์ 3 มิติ

การเปลี่ยนผ่านระหว่างเทคโนโลยีเหล่านี้จำเป็นต้องเปลี่ยนกรอบความคิดในการออกแบบขั้นพื้นฐาน ขั้นตอนการทำงาน Design for Manufacturing (DFM) แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ไฟล์เพิ่มเติม โดยทั่วไปคือ STL หรือรูปแบบ mesh จะไม่แปลโดยตรงไปยังพาธเครื่องมือลบ วิศวกรต้องออกแบบข้อจำกัดเพิ่มเติม โดยคำนึงถึงมุมที่ยื่นออกมา จุดสัมผัสที่รองรับ และการหดตัวจากความร้อน คุณต้องการหลีกเลี่ยงพื้นผิวเรียบขนาดใหญ่ขนานกับฐานรองพิมพ์เพื่อลดการบิดเบี้ยว การออกแบบข้อจำกัดด้านลบต้องคำนึงถึงระยะเอื้อมของเครื่องมือ การตัดเฉือนมุมภายใน ความหนาของผนังขั้นต่ำ และการวางแนวการตั้งค่าที่สมจริง คุณต้องแน่ใจว่าเครื่องมือตัดสามารถเข้าถึงคุณลักษณะได้จริงโดยไม่ชนกับชิ้นงานหรือฟิกซ์เจอร์

ข้อกำหนดด้านสิ่งอำนวยความสะดวกและโครงสร้างพื้นฐานทำให้เกิดอุปสรรคด้านลอจิสติกส์ที่สำคัญ โดยทั่วไปแล้วเครื่องพิมพ์ 3D บนเดสก์ท็อปและอุตสาหกรรมจะทำงานภายในสภาพแวดล้อมการทำงานที่เงียบและเป็นมิตรกับสำนักงาน พวกเขาต้องการพลังงานมาตรฐานและบางทีอาจต้องใช้การระบายอากาศขั้นพื้นฐาน อุปกรณ์หักลบทำให้เกิดเสียงดัง การสั่นสะเทือนของโครงสร้าง และอันตรายด้านความปลอดภัยอย่างมาก โรงงานต่างๆ ต้องการการติดตั้งที่ใช้พลังงานสูง การระบายอากาศโดยเฉพาะ ระบบการจัดการน้ำหล่อเย็นและเศษ และระเบียบปฏิบัติในการกำจัดวัสดุที่ปลอดภัย คุณต้องมีพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กเพื่อรองรับน้ำหนักและการสั่นสะเทือนของศูนย์กัดขนาดใหญ่ คุณต้องมีระบบอัดอากาศและแสงสว่างที่เหมาะสมด้วย

ความเชี่ยวชาญของผู้ปฏิบัติงานและต้นทุนค่าแรงทำให้ทั้งสองวิธีแยกจากกันมากขึ้น ซอฟต์แวร์การแบ่งส่วนสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อมีช่วงการเรียนรู้ที่ค่อนข้างเข้าถึงได้ ช่วยให้วิศวกรสามารถเตรียมงานสร้างโดยได้รับการฝึกอบรมเพียงเล็กน้อย ซอฟต์แวร์ทำให้กระบวนการส่วนใหญ่เป็นอัตโนมัติ สร้างการสนับสนุนและเส้นทางเครื่องมือโดยอัตโนมัติ การผลิตแบบหักลบต้องใช้แรงงานที่เชี่ยวชาญและมีทักษะสูง การสร้างโปรแกรม CAM ที่มีประสิทธิภาพ การปรับเส้นทางเครื่องมือให้เหมาะสม การคำนวณอัตราป้อนและความเร็ว และการตั้งค่าอุปกรณ์อุตสาหกรรมอย่างปลอดภัยต้องอาศัยประสบการณ์หลายปี โปรแกรม CAM ที่ไม่ดีอาจทำให้เครื่องจักรเสียหาย ทำลายสปินเดิลและเครื่องมือราคาแพงได้ ช่างเครื่องที่มีทักษะสั่งการด้วยอัตราค่าแรงที่สูงขึ้น เนื่องจากความเชี่ยวชาญของพวกเขาส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นส่วนและความปลอดภัยของเครื่องจักร

บทสรุป

ไม่มีกระบวนการใดที่เหนือกว่าในระดับสากล ตัวเลือกที่ถูกต้องจะขึ้นอยู่กับรูปทรงของชิ้นส่วน คุณสมบัติทางกลที่ต้องการ และปริมาณการผลิต วิธีการบวกมีอิทธิพลเหนือขั้นตอนการสร้างต้นแบบและรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ในขณะที่วิธีการลบยังคงเป็นมาตรฐานที่ไม่มีปัญหาในด้านความแม่นยำ ความแข็งแกร่ง และการผลิตที่ปรับขนาดได้ ประเมินความต้องการเฉพาะของโครงการโดยเทียบกับความเป็นจริงทางกายภาพของพื้นที่ปฏิบัติงาน

Wuxi Ingks Metal Parts ให้บริการเครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำ การผลิตชิ้นส่วนโลหะตามสั่ง และการสนับสนุนด้านวิศวกรรมสำหรับโครงการต้นแบบและโครงการการผลิต ด้วยอุปกรณ์เครื่องจักรขั้นสูง ช่างเทคนิคที่มีประสบการณ์ และการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด บริษัทช่วยให้ลูกค้าบรรลุขนาดที่แม่นยำ ประสิทธิภาพของวัสดุที่เชื่อถือได้ และคุณภาพการผลิตที่สม่ำเสมอ

• ดำเนินการตรวจสอบ DFM อย่างเข้มงวดสำหรับไฟล์ CAD ปัจจุบันของคุณ เพื่อระบุคุณสมบัติที่กำหนดวิธีการผลิตเฉพาะ

• คำนวณปริมาณชิ้นส่วนรายปีที่คาดการณ์ไว้เพื่อระบุจุดครอสโอเวอร์ระหว่างต้นทุนและปริมาณเฉพาะของคุณ

• ปรึกษากับพันธมิตรด้านการผลิตที่มีความสามารถสองด้านเพื่อทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบตามข้อกำหนดด้านวัสดุและความทนทานที่แน่นอนของคุณ

• ใช้ขั้นตอนการทำงานแบบไฮบริดโดยใช้วิธีการเพิ่มเติมสำหรับเครื่องมือภายในและการจับยึดเพื่อรองรับสายการผลิตแบบลบหลักของคุณ

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: การใช้เครื่องจักร CNC ราคาถูกกว่าการพิมพ์ 3 มิติหรือไม่

ตอบ: ขึ้นอยู่กับปริมาณการผลิตทั้งหมด การพิมพ์ 3D คุ้มค่ากว่าสำหรับต้นแบบเดี่ยวและมีปริมาณน้อยมาก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือหรือการตั้งค่า สำหรับปริมาณปานกลางถึงสูง การตัดเฉือนจะมีราคาถูกลงอย่างมากต่อหน่วย เนื่องจากต้นทุนการตั้งค่าเริ่มแรกจะถูกตัดจำหน่ายในระหว่างดำเนินการผลิตที่เร็วขึ้น

ถาม: ฉันสามารถใช้ซอฟต์แวร์การพิมพ์ 3 มิติ (ตัวแบ่งส่วนข้อมูล) เพื่อรันเครื่อง CNC ได้หรือไม่

ตอบ: ไม่ การพิมพ์ 3 มิติใช้ซอฟต์แวร์การแบ่งส่วนเพื่อสร้างเส้นทางเลเยอร์เพิ่มเติม อุปกรณ์หักลบต้องใช้ซอฟต์แวร์การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAM) เฉพาะทางเพื่อคำนวณความเร็วของเครื่องมือ อัตราป้อน มุมเข้า และกลยุทธ์ในการขจัดวัสดุตามเครื่องมือตัดเฉพาะและคุณสมบัติของวัตถุดิบ

ถาม: เหตุใดการตัดเฉือน CNC จึงดังกว่าและใช้ทรัพยากรในการติดตั้งมากกว่าการพิมพ์ 3D มาก

ตอบ: กระบวนการลบเกี่ยวข้องกับสปินเดิลที่มีแรงม้าสูงในการฉีกโลหะหรือพลาสติกออกจากบล็อกแข็ง สิ่งนี้ทำให้เกิดแรงเสียดทาน การสั่นสะเทือน และเสียงรบกวนอย่างรุนแรง ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสำหรับงานหนัก ฐานรากคอนกรีตที่แข็งแรง และระบบการจัดการของเหลวที่ซับซ้อนสำหรับสารหล่อเย็นในการตัด

ถาม: กระบวนการใดที่ให้การตกแต่งพื้นผิวเครื่องจักรได้ดีกว่า

ตอบ: การผลิตแบบหักลบจะทำให้ได้ผิวสำเร็จที่เหนือกว่าอย่างมากจากเครื่องจักรโดยตรง กระบวนการเติมแต่งจะทิ้งเส้นชั้นที่มองเห็นได้ซึ่งต้องใช้การขัดด้วยมือหรือการปรับให้เรียบด้วยสารเคมี การตัดเฉือนสามารถให้ผิวสำเร็จเหมือนกระจกได้ ขึ้นอยู่กับทางเดินเครื่องมือและพารามิเตอร์การตัด

ถาม: จุดครอสโอเวอร์ปริมาตรโดยทั่วไประหว่างการพิมพ์ 3D และ CNC คือเท่าใด

ตอบ: แม้ว่าจะขึ้นอยู่กับรูปทรงและวัสดุของชิ้นส่วนเป็นอย่างมาก แต่จุดครอสโอเวอร์มักจะเกิดขึ้นระหว่าง 50 ถึง 200 หน่วย สารเติมแต่งจะทำงานได้เร็วกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าหากต่ำกว่าเกณฑ์นี้ เหนือสิ่งอื่นใด เวลารอบต่อชิ้นส่วนที่รวดเร็วของวิธีการลบจะชดเชยเวลาการเขียนโปรแกรมและการตั้งค่าเริ่มต้นได้อย่างง่ายดาย

ถาม: ขนาดชิ้นส่วนและปริมาณมากส่งผลต่อความเร็วในการผลิตในการตัดเฉือน CNC เทียบกับการพิมพ์ 3 มิติอย่างไร

ตอบ: ในการผลิตแบบเติมเนื้อ ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ใช้เวลานานกว่าแบบทวีคูณ เนื่องจากเครื่องจักรจะต้องสะสมวัสดุในปริมาณมากทีละชั้น ในการผลิตแบบหักลบ ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่มีรูปทรงเรียบง่ายสามารถผลิตได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากเครื่องมือตัดขนาดใหญ่สามารถขจัดวัสดุจำนวนมหาศาลได้อย่างรวดเร็ว