3D tisk versus CNC obrábění v kovovýrobě

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

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

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

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

Navzdory velké rozmanitosti CNC strojů

a 3D tiskáren, které se liší v cenách podle