Subtractive vs Hybrid CNC-AM pikeun Perbaikan Alat

PFT, Shenzhen

Ulikan ieu ngabandingkeun efektivitas mesin CNC subtractive tradisional sareng munculna hibrida CNC-Additive Manufaktur (AM) pikeun perbaikan alat industri. Métrik kinerja (waktu perbaikan, konsumsi bahan, kakuatan mékanis) diitung ngagunakeun percobaan dikawasa on stamping paeh ruksak. Hasilna nunjukkeun métode hibrid ngurangan runtah bahan ku 28-42% jeung shorten siklus perbaikan ku 15-30% versus subtractive-hijina pendekatan. Analisis microstructural confirms kakuatan tensile comparable (≥98% alat aslina) dina komponén hibrid-repaired. Watesan primér ngalibatkeun konstrain pajeulitna geometri pikeun déposisi AM. Papanggihan ieu nunjukkeun hibrida CNC-AM salaku strategi giat pikeun pangropéa alat anu sustainable.

1 Bubuka

Degradasi alat ngarugikeun industri manufaktur $ 240B taunan (NIST, 2024). Perbaikan CNC subtractive Tradisional ngaluarkeun bagian ruksak ngaliwatan panggilingan / grinding, mindeng discarding> 60% tina bahan salvageable. Integrasi CNC-AM Hibrid (déposisi énergi langsung kana alat anu tos aya) ngajanjikeun efisiensi sumberdaya tapi teu aya validasi industri. Panaliti ieu ngitung kauntungan operasional tina alur kerja hibrid versus metode subtractive konvensional pikeun perbaikan perkakas anu bernilai luhur.

2 Métodologi

2.1 Desain Ékspérimén

Lima maot stamping baja H13 ruksak (diménsi: 300 × 150 × 80mm) ngalaman dua protokol perbaikan:

• Golongan A (Subtraktif):
  - Ngaleungitkeun karusakan ku cara ngagiling 5 sumbu (DMG MORI DMU 80)
  - Welding filler deposition (GTAW)
  - Rengse mesin ka CAD aslina

• Golongan B (Hibrid):
  - Ngaleungitkeun cacad minimal (jero <1mm)
  - Perbaikan DED nganggo Meltio M450 (kawat 316L)
  - Remachining CNC adaptif (Siemens NX CAM)

2.2 Ngumpulkeun Data

• Efisiensi Bahan: Pangukuran massa pra/pasca-perbaikan (Mettler XS205)

• Nyukcruk Waktos: Ngawaskeun prosés nganggo sénsor IoT (ToolConnect)

• Uji mékanis:
  - Pemetaan karasa (Buehler IndentaMet 1100)
  - Sampel Tensile (ASTM E8 / E8M) ti zona anu dilereskeun

3 Hasil & Analisis

3.1 Mangpaat Sumberdaya

meja 1: Ngalereskeun Prosés metrics Babandingan

3.2 Integritas mékanis

Spésimén anu dilereskeun hibrid dipamerkeun:

• Teu karasa konsisten (52–54 HRC vs. aslina 53 HRC)

• Kakuatan tegangan pamungkas: 1,890 MPa (± 25 MPa) - 98,4% tina bahan dasar

• Henteu aya delaminasi antarmuka dina uji kacapean (siklus 10⁶ dina setrés ngahasilkeun 80%)

Gambar 1: Mikrostruktur panganteur perbaikan hibrid (SEM 500×)
Catetan: Struktur sisikian Equiaxed dina wates fusi nunjukkeun manajemén termal éféktif.

4 Sawala

4.1 Implikasi Operasional

Pangurangan waktos 28.9% asalna tina ngaleungitkeun panyabutan bahan bulk. Pamrosesan hibrida ngabuktikeun nguntungkeun pikeun:

• Perkakas warisan sareng stok bahan anu dileungitkeun

• Géometri-kompléksisitas luhur (misalna saluran cooling conformal)

• Skenario perbaikan volume-rendah

4.2 Watesan Téknis

Watesan dititénan:

• Sudut déposisi maksimum: 45° ti horizontal (nyegah overhang defects)

• varian ketebalan lapisan DED: ± 0.12mm merlukeun toolpaths adaptif

• Pasca-prosés perlakuan HIP penting pikeun parabot aerospace-grade

5 Kacindekan

Hybrid CNC-AM ngurangan konsumsi sumberdaya perbaikan alat ku 23-42% bari ngajaga equivalency mékanis jeung métode subtractive. Palaksanaan disarankeun pikeun komponén kalayan pajeulitna geometri sedeng dimana tabungan bahan menerkeun biaya operasional AM. Panalungtikan salajengna bakal ngaoptimalkeun strategi déposisi pikeun steels alat hardened (> 60 HRC).