3Dプリントと機械加工を組み合わせて複雑な油圧部品を作成する

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-5-24 12:22 に最後に編集されました。

3D プリントの大きな利点の 1 つは、非常に複雑な構造を処理できることです。この複雑さこそが、製品に高い付加価値をもたらす部分です。従来のプロセスの経済性、効率性、表面精度は、現在の 3D プリンティングでは実現が難しいことがよくあります。そのため、多くの賢明な 3D 印刷技術実践者は、3D 印刷と機械加工やその他の処理技術を組み合わせ始めました。ペンシルバニア大学のティモシー・シンプソン教授はかつてTEDスピーチで、3Dプリントと機械加工を組み合わせて作られた複雑な精密部品を実演しました。この部品は、ペンシルバニア大学のCIMP 3Dプリントセンター、インペリアル・マシン・ツール社、および産業パートナーが共同で完成させました。

ハイブリッド製造プロセスの最初のステップは設計です。設計者は、2 つの製造プロセスの異なる要件を考慮し、それを設計プロセスに反映する必要があります。たとえば、選択的レーザー溶融金属 3D 印刷プロセスの場合、設計者は印刷をサポートするために 45 度を超えるオーバーハングを可能な限り回避する必要があり、CNC 加工の要件を満たすには、切断代を残し、固定具の問題を考慮する必要があります。

この部品の CAD 設計ファイルの断面を見ると、機械加工の切削代を確保するために OD に追加の材料が加えられていることがわかります。切削代は OD だけでなく、上面と底面、内部の流体ポート面にも追加され、後の機械加工を容易にします。

複雑な内部空洞構造を持つこの部品は、インコネル 718 合金で作られています。設計が完了すると、金属 3D プリントシステムが稼働し、設計されたモデルに従って層ごとに部品を製造しました。選択的レーザー溶融プロセスでは、処理中に大量の熱が発生し、部品内部に残留応力が生じます。部品が製造された後、熱処理に送られます。これは、内部応力を緩和し、材料特性を微調整するために使用されるプロセスです。
熱処理後の部品の表面仕上げ、金属の色に注意してください。これは熱処理プロセスの結果です。多軸 CNC 加工センターは、重要な特徴を仕上げる際に高い精度を提供します。この特定の部品は、他の部品との組み立てを確実にするために、正確な外径を必要としました。表面仕上げは、適切な操作のためのもう 1 つの重要な品質要件でした。

さらに、シリンダーの上面と下面には厳しい平坦度と平行度の精度要件があり、これらは機械加工によって実現する必要があります。最後に、流体ポートは 10,000 psi の圧力に耐える必要があり、そのためには精密なねじ研磨作業が必要です。

品質管理と認証は、高度な製造業において常に重要な部分を占めてきました。機械加工の品質チェックでは、通常、厳しい許容誤差が満たされていることを確認するために従来の測定機器に頼りますが、積層造形によって作成された内部構造を検査するには特殊な技術が必要です。内部構造の正確さを保証するために、ペンシルバニア大学とインペリアル・マシン・ツール社は、コンピューター断層撮影システムやその他の高度な機器を使用して部品の内部検査を実施しています。
印刷されたコンポーネントの内部 CT スキャン。内部の格子構造とらせん状の内部チャネルを示しています。写真はCIMP-3D提供、GE v|tome|x micro CTスキャンシステムを使用。結果として得られた部品は、元の設計よりも 40 パーセント以上軽量化され、流体の流動特性も向上しました。完成品 – デザインの自由度と精度を兼ね備えています。この目標を達成するには、金属 3D プリントと精密機械加工に頼るしかありません。
出典: 3D Science Valley 詳しい情報: イタリアが世界最大のガントリーハイブリッド積層造形加工センターを開設

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