Manufaktur Hibrida: Menggabungkan Teknologi Aditif dan Substrak untuk Masa Depan Produksi

[Image credit: DMG Mori]

Durante beberapa dekade, manufaktur aditif (AM) dan manufaktur substrak tradisional dianggap sebagai ujung yang berbeda dari spektrum. Dalam kenyataan, pabrik paling canggih menggabungkan keduanya untuk menciptakan bagian yang secara geometris kompleks dan dimensi presisi. Manufaktur hibrida—di mana AM dan CNC machining coexist dalam satu mesin—menawarkan solusi satu pintu yang dapat secara dramatis memotong waktu tunggu dan biaya.

Apa itu Manufaktur Hibrida?

Manufaktur hibrida adalah integrasi proses aditif dan substrak dalam satu peralatan. Alih-alih mencetak bagian dan kemudian memprosesnya pada mesin terpisah, dua operasi dilakukan berurutan pada platform yang sama. Ini memungkinkan desainer untuk mengambil keuntungan dari kebebasan desain AM sambil memastikan toleransi ketat dan finishing permukaan yang hanya dapat diberikan oleh CNC machining.

Menggabungkan yang Terbaik dari Keduanya

Produksi volume rendah bagian logam adalah kasus penggunaan utama. Mesin biasanya dibangun di sekitar kepala milling CNC dan kemudian dilengkapi dengan nozzle pencetakan 3D, seperti unit DED atau laser sintering. Hasilnya adalah alur kerja yang efisien: geometri kompleks dicetak, kemudian diselesaikan dalam sesi yang sama. Perusahaan seperti Imperial Machine & Tool Co. sudah menerapkan pendekatan ini untuk memproduksi bagian akhir penggunaan yang sebaliknya akan memerlukan beberapa langkah manufaktur.

Teknologi Hibrida di Pasar

Direct Energy Deposition (DED) melelehkan logam dengan laser atau sinar elektron saat menyetorkan bahan, memungkinkan pembuatan cepat bagian besar. Setelah setoran, mesin yang sama dapat menggeruing permukaan untuk mencapai toleransi sub-milimeter. DED sangat efektif untuk operasi perbaikan dan pembangunan ulang.

Perusahaan AS Hybrid Manufacturing Technologies mempionirkan sistem hibrida deposition-milling pertama, AMBIT™, yang diperkenalkan pada 2013. Cabe deposisi paten-nya dapat ditambahkan ke mesin CNC apa pun, menawarkan perubahan otomatis dan integrasi yang mulus.

Mesin hibrida 3D LASERTEC 65 DMG MORI memiliki nozzle setoran material 5-axis yang dapat menghasilkan bagian logam yang sangat kompleks tanpa kebutuhan struktur pendukung. LENS 850-R Optomec dan garis mesin-alat terintegrasi lebih lanjut menunjukkan keberbagian solusi hibrida di berbagai logam dan ukuran bagian.

Manfaat Manufaktur Hibrida

Sistem hibrida memberikan banyak keuntungan:

• Waktu tunggu yang lebih rendah—tinggi setoran DED digabungkan dengan penggerusan segera mempercepat produksi.
• Ukuran dan densitas bagian yang lebih besar—build hibrida dapat melebihi batas volume powder-bed fusion.
• Kemampuan multi-logam—mulai dengan satu alloy dan beralih ke yang lain dalam satu build, ideal untuk cladding dan perbaikan.
• Tidak ada struktur pendukung—lengan multi-axis membangun bagian dalam arah mana pun, menghilangkan limbah.
• Penghematan biaya—cetakan dan matrik dapat diproduksi dengan setengah biaya dibandingkan metode konvensional, dan run cetakan injeksi dapat 50 % lebih cepat dengan umur alat yang ditingkatkan.

Misalnya, seri LUMEX Matsuura Machinery menggabungkan laser sintering dengan spindle machining 20-alat, memungkinkan bagian diselesaikan dalam proses dan menghilangkan pengolahan pasca manufaktur.

Aplikasi

Sementara pemimpin penerbangan dan otomotif sudah menggunakan manufaktur hibrida untuk bagian satu-satunya yang kompleks, teknologi siap untuk merubah sektor lain:

• Medis—prostetik spesifik pasien dan implan gigi dapat diproduksi lebih cepat dan lebih presisi.
• Perbaikan & Pemeliharaan—GE menggunakan sistem hibrida untuk membangun ulang daun turbin, menambahkan bahan pada fitur yang aus dan menggeruing ke toleransi tepat, sehingga menghindari penggantian penuh.
• Manufaktur umum—setiap industri yang memerlukan produksi batch kecil komponen kompleks dapat mendapat manfaat.

Jalan di Depan

Manufaktur hibrida masih berkembang, tetapi potensinya untuk mempersingkat waktu tunggu, mengurangi limbah, dan mengaktifkan desain yang sebelumnya tidak mungkin jelas. Universitas seperti Loughborough mendorong batas dengan penelitian multi-sistem AM, mengindikasikan bahwa teknologi hibrida segera bisa menjadi paradigma manufaktur standar. Janji platform produksi satu pintu, berkelanjutan, dalam jangkauan.

Lebih seperti ini:

Hybrid and multi-systems AM, AM automation and more: an interview with Professor Ian Campbell of Loughborough University