製造業は静かな革命を迎えています。何十年もの間、工場は厳格な二分法の下で運営されていました。つまり、材料を一層ずつ追加していくかのどちらかです。 (3Dプリント) または固体ブロックから材料を除去した場合 (CNC加工)。それぞれのアプローチには、独自の利点とイライラする制限がありました。

ハイブリッド製造への参入—これは、アディティブ技術とサブトラクティブ技術を単一のシームレスなマシン プラットフォームに融合する画期的なプロセスです。 3D プリンティングの幾何学的自由度と、CNC 加工の比類のない精度および表面仕上げを組み合わせることで、ハイブリッド製造は、航空宇宙、医療などにおける最も困難な工学的課題のいくつかを解決します。

ハイブリッド製造とは何ですか?

ハイブリッド マニュファクチャリングの核となるのは、アディティブ マニュファクチャリングを統合することです。 (午前)—通常、指向性エネルギー堆積 (DED) または粉末床溶融—サブトラクティブマニュファクチャリングによる (コンピュータ数値制御によるフライス加工) 1 つの統合されたワークスペース内で。

壊れやすい半分を動かす代わりに-2 つの異なる機械の間で完成した金属部品 (これにより、調整エラー、処理時間、人的エラーが発生します。)、ハイブリッドマシンがすべてを行います。

-- 追加フェーズ: マシンは複雑なコアまたはそれに近いコアを構築します。-コンポーネントの正味の形状、成長する内部チャネル、軽量の格子構造、または従来の機械加工では決して達成できなかった複雑な形状。

-- 減算フェーズ: 部品がまだベッドに取り付けられている間、高-高速CNCフライスツールが粗い表面を削り取り、厳しい公差を切り出します。 (多くの場合ミクロン単位まで)、正確な穴を開けます。

従来の方法と比べた主な利点

なぜ前向きなのか-業界はハイブリッド システムを急速に導入していると思いますか?その利点は単なる利便性をはるかに超えています。

1. 比類のない幾何学的自由度と高精度の融合

3D プリンティングは複雑な内部形状の作成には優れていますが、粗い表面仕上げや緩い寸法公差に苦戦することがよくあります。 CNC加工によるミラーの実現-仕上げや正確な寸法などですが、切削工具が物理的に到達できる範囲によって制限されます。これらを組み合わせることで、航空宇宙仕様に仕上げられた外面を備えた複雑な内部構造が得られます。

2. プロトタイピングとリードタイムの大幅な短縮

従来のツール-そして-金型の製造には、セットアップだけで数週間から数か月かかる場合があります。ハイブリッド システムは製品開発ライフサイクルを大幅に短縮します。デジタルコンピュータからの移行-支援設計 (CAD) ファイルを完全に完成した高さまでファイルします。-金属コンポーネントの強度を 1 回のセットアップで実現できるため、リードタイムを最大 50 時間短縮できます%。

3. 優れた材料効率と持続可能性

サブトラクティブ製造は無駄が多いことで有名です。 CNC ミルは 80 を削り出す可能性があります% 90まで% 固体チタンブロックを使用し、高価な金属をスクラップチップに変えます。必要な材料だけを積み上げるハイブリッド製造 (近くの-ネットシェイプ) 余分な部分を加工する前に。これにより材料の無駄が大幅に削減されます—コスト削減と環境の持続可能性の両方において大きな勝利をもたらしました。

4.高い修復能力-バリューパーツ

ハイブリッド技術の最もエキサイティングな応用の 1 つは、新しい部品を作ることだけではありません—摩耗したり損傷したものを修理することです。高-タービンブレード、射出成形金型、航空宇宙用インペラなどの価値のある部品では、マイクロチップが開発されることがよくあります。-亀裂や磨耗。ハイブリッド マシンは損傷領域をスキャンし、3D プリントによって必要な場所に新しい金属を正確に堆積し、工場出荷時の元の寸法にフライス加工で戻すことができます。

業界のアプリケーション: ハイブリッドが輝く場所

ハイブリッド製造は、ラピッドプロトタイピングと大量の試作の間のギャップを埋めるためです。-義務生産のため、要求の厳しい業界に自然な居場所を見つけました。

-- 航空宇宙 & 防衛: ジェット エンジンのコンポーネント、ロケット ノズル、および構造ブラケットには、極めて高い信頼性、軽量設計、およびエキゾチックな高品質が必要です。-温度合金 (インコネルやチタンなど)。ハイブリッド製造により、エンジニアは飛行の安全に必要な正確な公差を維持しながら、軽量の内部冷却チャネルを構築できます。

-- 医療 & 整形外科: カスタマイズされた医療インプラント—脊椎ケージや人工股関節置換術など—多大な恩恵を受けます。 3D プリントにより人間の骨を模倣した多孔質チタン構造が作成され、自然な組織の内方成長が促進されます。また、CNC 加工により接続ポイントが外科用器具に完全にフィットすることが保証されます。

-- 工具と金型の作成: 射出成形金型には、冷却時間を短縮するために金型の形状に沿った複雑な等角冷却チャネルが備えられていることがよくあります。ハイブリッド マシンは、これらの複雑な内部経路を簡単に印刷し、極めて正確にパーティング ラインをフライス加工できます。

課題を克服する

他の新興テクノロジーと同様に、ハイブリッド製造も一般的な採用に至るまでのハードルに直面しています。

私 高額な初期投資: ハイブリッド マシンは、多額の設備投資を必要とする高度な産業機器です。

私 プログラミングの複雑さ: 材料の追加と削除をシームレスに切り替えるツールパスを生成するには、高度なソフトウェアと高度なスキルを持ったオペレーターが必要です。

私 材料の認定: 印刷されたベースメタルと機械加工された表面の間の移行ゾーンが厳格な業界基準を満たしていることを確認するには、慎重な熱および冶金管理が必要です。

しかし、ソフトウェアの自動化が改善され、マシンのコストが安定するにつれて、これらの障壁は着実に縮小しています。

これからの道

ハイブリッド製造は、ものづくりに対する私たちの考え方の根本的な変化を表しています。アディティブ技術とサブトラクティブ技術の間の壁を打ち破ることにより、エンジニアは 3D プリンティングの設計の自由と従来の機械加工の信頼性のどちらを選択するかを選択する必要がなくなりました。

テクノロジーが成熟するにつれて、ハイブリッド システムは専門研究所から主流の工場現場へとさらに移行し、よりスマートで、より速く、より持続可能な工業生産の時代への道が開かれるでしょう。