Porównanie technologii obróbki skrawaniem oraz wytwarzania przyrostowego elementów wykonanych z tworzyw sztucznych – cz. II

Wnioski – obróbka skrawaniem a druk 3D

Analizując wyniki powyższych badań, można stwierdzić, że największym ograniczeniem druku 3D jest czas potrzebny na wyprodukowanie elementu. To około 8 razy dłużej niż przy obróbce konwencjonalnej i ponad 90 razy dłużej niż przy obróbce CNC (w prezentowanym teście). Skrócenie czasu drukowania można osiągnąć poprzez zmniejszenie gęstości wypełnienia modelu, jednak wpływa to na mniejszą wytrzymałość elementu. W pracy [28] autor wspomniał, że urządzenia pracujące z wyższą rozdzielczością (lepszą jakością) jednocześnie nakładają cieńsze warstwy materiału. Zmniejszenie grubości warstw powoduje zwiększenie ich ilości, w porównaniu do wykonania danego detalu na urządzeniu o mniejszej rozdzielczości. Więcej warstw prowadzi do dłuższego czasu drukowania, a tym samym do wzrostu kosztów wynikających z większej pracochłonności. Produkcja dużych serii produktów w stosunkowo krótkim czasie wymaga większej liczby urządzeń. Jednak w procesach addytywnych tworzymy coś z niczego, więc musi to zająć więcej czasu niż użycie procesu odejmowania, w którym materiał jest usuwany z objętości półfabrykatu wejściowego.

STAL_9-10_22_Magdalena_Wisniewska_POROWNANIE_OBROBKI_SKRAWANIEM_I_WYTWARZANIA_PRZYROSTOWEGO_RYS_11
Rys. 11. Elementy wytworzone dwoma technologiami: obróbka skrawaniem, element biały po lewej, druk3D, element czarny po prawej; zdjęcie: autorka

Obróbka subtraktywna

Najbardziej widoczne wady obróbki subtraktywnej to niewątpliwie konieczność posiadania drogich a także specjalistycznych maszyn i narzędzi. Maszyny CNC i drukarki 3D są dostępne w różnych cenach w oparciu o funkcje i jakość wykonania, ale zazwyczaj drukarki 3D można nabyć za znacznie niższą inwestycję (koszt nawet poniżej 220 €) niż maszyny CNC. Inna sprawa to technologia, która w procesie obróbki skrawaniem jest trudniejsza do opanowania a także wymaga doświadczonego operatora maszyny, m.in. w zakresie doboru odpowiednich narzędzi i parametrów procesu.

Zaletami obróbki subtraktywnej są przede wszystkim szybkość wytwarzania kolejnych części oraz możliwość uzyskania dobrej jakości powierzchni i niskiej chropowatości. Najlepszy wniosek w tej sprawie przedstawił Pereira [15], wielkość produkcji jest najważniejszym czynnikiem, podczas gdy dostosowanie i złożoność są wymienne pod względem wpływu.

Odpady poprocesowe

Jeśli chodzi o aspekty środowiskowe i odpady materiałowe, prawie całkowity brak odpadów poprocesowych stawia technikę druku 3D na jednej z czołowych pozycji wśród obecnie znanych metod pod względem utylizacji materiałów. W tej pracy (dla części wykonanej metodą obróbki skrawaniem) około 87% materiału zostało usunięte a następnie zamienione na wióry. Geometria badanego elementu jest jedynie przykładem i nie można na jej podstawie wyciągnąć daleko idących wniosków co do ilości odpadów, ale pokazuje wyraźną różnicę w zakresie wykorzystania surowców w obu technologiach.

Czytaj też >> Od renowacji zabytkowych samochodów do obróbki stali. Wdrożenie wycinarki FutureCut w firmie Nano-Technika

Jakość

Oprócz kwestii kosztów i czasochłonności warto wspomnieć o jakości. Jakość powierzchni po obróbce ubytkowej jest nieporównywalnie lepsza niż na wydruku. Jednak odpowiedni dobór parametrów technologicznych może znacząco wpłynąć na jakość drukowanej powierzchni. W przypadku tworzyw sztucznych metoda subtraktywna wiąże się z problemami z temperaturą w strefie skrawania. Prowadzi to do przypaleń, odkształceń plastycznych, przyklejania się wióra do obrabianej powierzchni a także pojawiania się błysków i zadziorów. Oczywiście wady te można zredukować poprzez dobór narzędzi oraz parametrów.

W pracy [26] autorzy pisali o parametrach druku a także pokazali powierzchnie próbek testowych. Odpowiednie warunki drukowania są równie istotne jak parametry obróbki skrawaniem, choć druk 3D uważany jest za znacznie mniej skomplikowany. Czy można więc jednoznacznie odpowiedzieć, która opisana metoda jest lepsza? Nie ma jednoznacznej odpowiedzi, wszystko zależy od tego, co i w jakich warunkach będzie produkowane. Pewne jest jednak, że druk 3D daje ogromne możliwości i jest uzupełnieniem klasycznych metod produkcji, takich jak obróbka skrawaniem.

Piśmiennictwo dostępne w wydaniu 9-10/22 czasopisma oraz w redakcji.

dr inż. Magdalena Wiśniewska
Katedra Obrabiarek i Technologii Mechanicznych
Wydział Mechaniczny
Politechnika Wrocławska
napisz do autora: m.wisniewska@pwr.edu.pl

Galeria

Pięć najważniejszych trendów w automatyzacji na rok 2023

Fernando Colás, dyrektor generalny firmy OMRON Industrial Automation Europe, przedstawia najważniejsze trendy w dziedzinie automatyki na nadchodzący rok OMRON prognozuje OMR...

rynek-magazynowy-w-polsce-wolniej-podejmowane-decyzje
Partner kategorii:

W 2023 roku decyzje na rynku magazynowym będą podejmowane wolniej

Miniony rok na rynku magazynowym był bardzo podobny do 2021 roku. Wybudowano i wynajęto podobną ilość powierzchni. Zmianie uległy sektory napędzające rozwój magazynów. Zamiast e-commerce dominować zaczęły firmy produkcyjne. Brak dużych transakcji i popyt generowany głównie prz...

Partner kategorii:

Badanie potencjału skrawnego wysokociśnieniowego strumienia wodno-ściernego na przykładzie cięcia granitu

Technologia wysokociśnieniowego strumienia wodno-ściernego stosowana do kształtowania geometrycznie złożonych przedmiotów 2D a także 3D [2], spełniająca również wysokie wymagania dotyczące cech topografii przecinanych powierzchni [1, 3, 5], znajduje w obecnych warunkach ekon...

Partner kategorii:

Yamazaki Mazak wprowadza nową gamę pionowych centrów obróbkowych

VCN-700 jest flagowym modelem nowej serii maszyn o wysokich parametrach użytkowych firmy Yamazaki Mazak. Został opracowany z myślą o wysokowydajnej obróbce. To centrum obróbkowe o imponującym potencjale może istotnie zwiększyć wy...

Partner kategorii:

Nowe przepisy dla polskich firm. Będą musiały stawić czoła hakerom

16 stycznia rozpoczął się nowy rozdział w historii europejskiej polityki bezpieczeństwa. W życie weszła dyrektywa NIS 2, przebudowująca ramy europejskiego porządku infrastruktury krytycznej i cyfrowej. Fabryki, elektrownie, wodociągi, a także banki czy szpitale czekają spore...

Partner kategorii:

Robotyzacja spawania – krótka instrukcja obsługi

Czy roboty współpracujące (coboty) to dobre rozwiązanie w dziedzinie spawania zrobotyzowanego? Względna łatwość obsługi cobotów i minimalne wymagania szkoleniowe związane ich z konfiguracją w dedykowanych aplikacjach w porównaniu z ich większymi, tradycyjnymi kuzynami sprawi...

zrownowazony-rozwoj-istotny-dla-najemcow
Partner kategorii:

Zrównoważony rozwój istotny już dla 3 na 4 najemców

W obliczu rosnących wyzwań ekonomicznych, długotrwałe skutki finansowe i środowiskowe wygrywają z presją krótkoterminowych oszczędności w nieruchomościach. W związku z tym już trzy czwarte najemców wymienia ESG wśród pięciu najważniejszych czynników wyboru nieruchomości – wyni...

w-czeladzi-odbedzie-sie-konferencja-z-zakresu-utrzymania-ruchu
Partner kategorii:

Strategie, metody i techniki efektywnego zarządzania Utrzymaniem Ruchu

Ważna data dla osób, które odpowiadają za Utrzymanie Ruchu oraz proces produkcji w zakładach produkcyjnych! Już 22 lutego w Hotelu Szafran, w Czeladzi odbędzie się sztandarowa Konferencja Techniczna Axon Media, czyli „Niezawodność i Utrzymanie Ruchu w zakładach produkcyjnych”....

ppg-steelguard-951-zabezpieczenie-ogniochronne-w-pozarach
Partner kategorii:

PPG STEELGUARD® 951

PPG STEELGUARD® 951 to zabezpieczenie ogniochronne w pożarach celulozowych do 3 godzin z nową elastyczną epoksydową powłoką pęczniejącą. Stal konstrukcyjna odgrywa kluczową rolę we współczesnej architekturze. Zapewnienie odpowiednieg...

reklama

Relacje

Katalog produktów

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.