3D tisk versus CNC obrábění v kovovýrobě

44 obrábění a strojírenství l svařování l nářadí l stroje 3D tisk versus CNC obrábění v kovovýrobě Technologie aditivní výroby čím dál více pronikají do oblasti výroby kovových dílů, v níž dosud dominuje CNC obrábění. Jak moc si tyto metody konkurují a čím se mohou navzájem obohatit? Nepřetržité inovace technologií 3D tisku a značný pokrok v materiálech používaných pro 3D tisk učinily z aditivní výroby kompletní metodu pro výrobu různých typů dílů. vytištěné výrobky se vyznačují výraznou anizotropií, kdy je jejich pevnost v rovině vrstvy vyšší než v kolmém směru. Při posuzování výrobků ze 3D tiskáren se výpočtáři dostávají do potíží, mají-li své zavedené výpočetní nástroje a zkušenosti fungující u izotropních dílů aplikovat na posudky strukturálního chování výtisků. Zavádění aditivní výroby kritických kovových dílů je tedy z pochopitelných důvodů pomalé a CNC obrábění u takových komponent nadále dominuje. Generované tvary d CNC obrábění má řadu omezení, způsobených především limitovaným přístupem řezného nástroje k obráběnému povrchu – obzvláště ve vnitřních částech dílů. Zde má navrch 3D tisk, kterého se prakticky žádná tvarová omezení netýkají, a tím zásadně posouvá hranice možností při výrobě složitých tvarů. Rozměry Vícebřitá monolitní karbidová stopková fréza určená pro vysokorychlostní obrábění (HSM) Zavedení 3D tisku do prototypové výroby podstatně zlepšilo procesy vývoje produktů a učinilo z něj životaschopnou alternativu pro CNC obrábění, které je dosud klíčovým pilířem výroby, jako takové. Aditivní technologie jsou již dokonce někdy vnímány jako možná náhrada CNC obrábění, ovšem do jaké míry je takové tvrzení platné? Může 3D tisk v inteligentních továrnách zítřka vytěsnit třískové obrábění? Navzdory veškerému kouzlu a slibným vyhlídkám je nutno říci, že 3D tiskárny nedokážou zcela zastoupit CNC stroje, jakožto dominantní technologii ve výrobě kovových dílů. Není však pochyb, že aditivní výroba bude mít velmi silný dopad na celé spektrum výrobních metod. T+T T e c h n i k a a t r h 9 / 2 0 2 2 Velmi zjednodušeně řečeno, výrobek vytváří jak 3D tiskárna, tak CNC stroj, po jednotlivých vrstvách. Abychom si ukázali, nakolik je který z těchto přístupů efektivnější, porovnejme si jejich hlavní benefity. Materiály obrobků d Zatímco u CNC obrábění je primárním materiálem kov, ve 3D tisku – navzdory značně rostoucímu využívání kovů – dosud převládá zpracování nekovových materiálů. Pokroky v práškové metalurgii umožnily tisknout z obtížně obrobitelných materiálů, jako jsou superslitiny na bázi niklu, což pro aditivní výrobu otevírá nové obzory využití. Fyzikální vlastnosti – kovy jsou izotropní, takže jejich vlastnosti v různých směrech zůstávají stejné. Oproti tomu d CNC obráběním lze opracovávat díly o rozličných rozměrech, přičemž prostor ve 3D tiskárnách je obvykle mnohem skromnější. Rozměrné součásti sice lze 3D tiskem zpracovat tak, že se výrobek rozdělí na sérii menších kusů, jež budou sestaveny v celek až po vytištění. Takový proces však prodlužuje dobu výroby a vede k otázkám ohledně pevnosti a tuhosti takto vytvořených výrobků. Přesnost, opakovatelnost a kvalita povrchů – Rozměrová přesnost současných 3D tiskáren se pohybuje kolem 0,25 mm, což je dvakrát až třikrát horší hodnota, než jakou dokáže nabídnout CNC obrábění. To je navíc spolehlivější i z hlediska opakovatelnosti a kvality obrobených povrchů. Udržitelnost - Výsledkem obráběcího procesu jsou třísky považované za recyklovatelný odpad. 3D tisk jakožto nízkoodpadová metoda využívá materiál efektivněji, a tím šetří také energii. Ekonomické aspekty d Navzdory velké rozmanitosti CNC strojů a 3D tiskáren, které se liší v cenách podle