Apakah Teknologi Manufaktur Hibrida Masa Depan Manufaktur Aditif?

[Kredit gambar:DMG Mori]

Sementara manufaktur aditif dan tradisional (subtraktif) sering kali ditempatkan pada ujung spektrum yang berlawanan, apakah ini benar-benar masalahnya? Seiring kemajuan teknologi manufaktur, manfaat manufaktur hybrid menjadi jelas. Sistem manufaktur hibrida, yang dilengkapi dengan kemampuan manufaktur aditif dan subtraktif dapat menjadi pengubah permainan bagi industri. Dalam skenario ini, teknologi aditif dan subtraktif, jauh dari metode bersaing, sebenarnya dapat sangat melengkapi satu sama lain dan membuka berbagai peluang untuk manufaktur satu atap yang disempurnakan.

Apa itu Manufaktur Hibrida?

Penggunaan teknologi subtraktif dan aditif secara bersama-sama bukanlah konsep baru:misalnya, bagian cetakan 3D pasca-pemrosesan biasanya melibatkan pemesinan CNC untuk mencapai akurasi yang lebih tinggi dan permukaan akhir yang lebih halus. Namun, ada juga cara lain untuk menggabungkan kedua metode, sehingga menghasilkan apa yang disebut sebagai manufaktur hybrid.

Jika kita berbicara tentang manufaktur hybrid, kita mengacu pada penggabungan aditif dan subtraktif proses manufaktur dalam mesin yang sama .

Manufaktur hybrid memanfaatkan kemampuan paling berharga dari kedua teknologi:kompleksitas geometris manufaktur aditif dan presisi tinggi metode subtraktif. Ini berarti bahwa sekali bagian dapat dibuat dan dikerjakan secara aditif dalam satu operasi, mempercepat proses produksi.

Tentu saja, ini berarti bahwa setiap desain komponen hybrid harus dilakukan dengan mempertimbangkan persyaratan manufaktur aditif dan subtraktif.

Menggabungkan Yang Terbaik dari Kedua Dunia

Salah satu penerapan sistem manufaktur hibrida adalah produksi bagian logam dalam volume rendah. Mesin yang dibuat untuk tujuan ini biasanya dibuat menggunakan sistem penggilingan CNC yang ditambahkan kemampuan aditif, seperti pencetakan 3D nozzle, misalnya.

Terlepas dari kerumitan desain yang diberikan oleh pencetakan 3D logam, bagian logam memerlukan pemrosesan pasca yang ekstensif, sebagian untuk mengatasi permukaan akhir yang kasar. Dan meskipun permesinan CNC terbatas dalam hal memproduksi geometri yang kompleks, ia menawarkan tingkat presisi yang tinggi.

Imperial Machine &Tool Co. adalah salah satu perusahaan yang telah mengembangkan teknologi manufaktur hibrid; di sini, sistem AM digunakan untuk memproduksi komponen logam yang kompleks dan digunakan akhir, yang kemudian dikerjakan dengan mesin CNC untuk akurasi dimensi.

Teknologi Hibrida – Apa yang Ada di Pasaran

Deposisi Energi Langsung (DED) adalah salah satu metode manufaktur aditif yang dapat digunakan dalam solusi hibrida tersebut. DED bekerja dengan melelehkan material dengan sinar laser atau elektron saat diendapkan melalui nozzle ke platform build. Bahan yang disimpan kemudian dapat digiling dengan CNC untuk mencapai permukaan akhir yang lebih baik dan toleransi yang lebih ketat. Atau, bagian dapat digiling terlebih dahulu dan kemudian fitur tambahan dibuat secara aditif untuk menciptakan bentuk yang lebih kompleks. Teknologi DED adalah pilihan ideal untuk memproduksi suku cadang logam besar dan memperbaiki komponen utama.

Perusahaan yang berbasis di AS Hybrid Manufacturing Technologies adalah yang pertama mengembangkan sistem deposisi dan penggilingan hibrida bernama AMBIT™ pada tahun 2013. fitur paling khas dari sistem AMBIT adalah kepala deposisi yang dipatenkan yang dapat ditambahkan ke mesin CNC mana pun untuk memproduksi suku cadang baru atau memperbaiki suku cadang yang sudah ada, dengan proses pergantian otomatis.

Lihat sistem AMBIT perusahaan di sini:

DMG MORI adalah pemain kunci lainnya di bidang manufaktur hybrid. Mesin hybrid LASERTEC 65 3D-nya menawarkan nozzle deposisi material 5-sumbu, memungkinkan bagian logam yang sangat kompleks untuk diproduksi. Optomec yang berbasis di AS juga layak disebut:perusahaan ini menawarkan dua solusi hybrid berdasarkan teknologi LENS miliknya. Pertama, seri mesin aditif hibridnya, yang terbaru (sistem LENS 850-R) cocok untuk suku cadang logam besar, dan kedua seri peralatan mesinnya, yang dapat diintegrasikan ke dalam platform CNC standar.

Manfaat Manufaktur Hibrida

Manfaat dari jenis manufaktur hibrida ini banyak. Pertama, berkat tingkat deposisi tinggi dari teknologi DED, dan penggilingan CNC, yang dapat segera digunakan untuk menyelesaikan bagian cetakan 3D, waktu tunggu untuk produksi bagian logam dapat dipercepat, menghasilkan waktu pemasaran yang lebih cepat.

Kedua, sistem manufaktur hibrid DED membangun bagian logam padat yang sangat presisi dalam ukuran lebih besar daripada yang dimungkinkan oleh proses fusi unggun bubuk. Lebih lanjut, sistem seperti itu biasanya memiliki lengan multi-sumbu, yang mampu membangun bagian ke segala arah tanpa memerlukan struktur pendukung.

Keuntungan lain dari sistem hibrid DED adalah bahwa logam yang berbeda dapat digunakan pada bagian yang sama. Misalnya, sistem hibrid dapat dimulai dengan pemesinan blok dari satu logam dan kemudian beralih ke yang lain menggunakan manufaktur aditif. Seringkali kelongsong dilakukan dengan cara ini.

Laser sintering juga dapat digabungkan dengan penggilingan CNC, menghasilkan proses lapisan serbuk hibrida. Matsuura Machinery Corp. adalah produsen utama sistem semacam itu, yang menawarkan seri LUMEX dari mesin "pabrikan hibrid sintering laser logam".

Dengan menggabungkan sintering laser selektif dan platform pemesinan yang menampung sebanyak 20 alat (LUMEX Avance-60), sistem LUMEX dapat menghasilkan suku cadang tanpa penyelesaian berikutnya. Spindel pemesinan yang ditampilkan dalam sistem juga mampu mencapai struktur internal saat dicetak, menciptakan bagian yang sangat akurat. Ini tidak akan mungkin dengan manufaktur aditif saja, di mana bagian dicetak terlebih dahulu dan kemudian dikirim ke finishing.

Menurut Matsuura, teknologi hibrida ini sangat bermanfaat bagi industri pembuatan cetakan, karena mampu mengurangi biaya pembuatan cetakan dan die hingga setengahnya jika dibandingkan dengan metode konvensional. Namun, industri lain juga dapat memanfaatkan teknologi hibrid unggun bubuk, menciptakan komponen bernilai tinggi dengan bobot yang lebih ringan dan fungsionalitas yang lebih baik.

Selain itu, cetakan dengan saluran pendingin konformal yang kompleks dapat diproduksi secara aditif dan kemudian dikerjakan dengan mesin AM hybrid powder-bed, menghasilkan cetakan injeksi 50% lebih cepat sambil meningkatkan umur pahat lebih dari 30%.

Aplikasi

Sementara industri kedirgantaraan dan otomotif merintis teknologi manufaktur hibrida (industri ini biasanya memiliki satu kali atau sejumlah kecil suku cadang yang sangat kompleks yang sering mengalami iterasi), manufaktur hibrida dapat menjadi solusi yang layak untuk berbagai aplikasi medis.

Sementara sistem manufaktur hybrid belum dikembangkan secara khusus untuk aplikasi medis, pencetakan 3D suku cadang medis dan kemudian pemesinan mereka sudah menjadi proses yang banyak digunakan dalam industri. Namun, dengan munculnya manufaktur hibrida, prostetik khusus pasien yang sangat presisi dan implan gigi dapat diproduksi lebih cepat dan lebih hemat biaya.

Namun, manufaktur aditif hybrid mungkin lebih bermanfaat di bidang operasi perbaikan dan pemeliharaan. Salah satu contohnya adalah GE, yang telah menggunakan sistem hybrid Hybrid Manufacturing Technologies untuk memperbaiki bilah turbin. Berkat manufaktur hybrid, fitur usang dan bagian bilah turbin yang rusak dapat diperbaiki dengan mendepositkan material baru di permukaannya dan kemudian memprosesnya dengan toleransi yang tepat.

Ini tidak hanya menghilangkan kebutuhan untuk memproduksi suku cadang baru dari awal tetapi juga mengurangi jumlah langkah yang diperlukan untuk memperbaiki suku cadang. Dalam satu kasus, sistem hybrid bahkan mampu memodifikasi bentuk akar blade dengan menambahkan fitur untuk efisiensi daya yang lebih baik. Ini tidak akan hemat biaya hanya dengan metode manufaktur tradisional seperti casting.

Jalan Di Depan

Sementara manufaktur hybrid masih dalam tahap awal pengembangan, manfaat yang dapat ditawarkannya kepada industri manufaktur tidak terbatas, mulai dari lead time yang lebih pendek hingga suku cadang kompleks yang tidak mungkin dibuat. Ada banyak penelitian yang dilakukan di lapangan:misalnya, Universitas Loughborough memelopori apa yang disebutnya AM hibrida dan multi-sistem untuk sistem logam dan polimer. Pada akhirnya, teknologi hibrida dapat menjadi pengubah permainan industri, membuka jalan bagi manufaktur menyeluruh yang lebih berkelanjutan.

Lebih seperti ini:

Am hybrid dan multi-sistem, otomatisasi AM, dan lainnya:Wawancara dengan Profesor Ian Campbell dari Universitas Loughborough