Subtraktive gegen Hybride CNC-AM für Werkzeugreparatur

Von PFT, Shenzhen

Um die Produktionslinien im Jahr 2025 reibungslos laufen zu lassen, muss die Lebensdauer kritischer, teurer Werkzeuge maximiert werden.Erhöhte SchrottpreiseWährend die herkömmliche subtraktive CNC-Bearbeitung seit langem der Standard für Werkzeugreparatur und -aufbereitung ist, ist dieDie Entwicklung integrierter Hybrid-CNC-Additive Manufacturing (AM) -Systeme bietet eine vielversprechende AlternativeHybridsysteme kombinieren traditionelles Fräsen/Drehen mit gerichteten Energieablagerungsverfahren (DED) wie Laserbeschichtung oder Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM),alle innerhalb einer Maschineplattform.

2 Methoden

• Subtraktive CNC-ReparaturVerbrauchte Bereiche wurden an einem 5-Achsen-Bearbeitungszentrum abgearbeitet, um die ursprüngliche Geometrie wiederherzustellen.
• Hybride CNC-AM-Reparatur:Das fehlende Material wurde anschließend mit einem laserbasierten DED (Pulverzufuhr) auf einer speziellen hybriden CNC-AM-Maschine (z. B. DMG MORI LASERTEC,Mazak INTEGREX i-AM)Das Werkzeug wurde mit einem entsprechenden Stahllegierungspulver abgelagert. Schließlich wurde das abgelagerte Material bis zur exakten Endgeometrie in derselben Anlage verarbeitet.Futterrate, Überlappungen) wurden für minimale Wärmezufuhr und Verdünnung optimiert.
• Geometrie:Vor- und Nachreparaturgeometrien wurden mit einer hochpräzisen optischen CMM (Coordinate Measuring Machine) gescannt und die Dimensionsgenauigkeit mit CAD-Modellen quantifiziert.
• Oberflächenintegrität:Die Oberflächenrauheit (Ra, Rz) wurde mit einem Kontaktprofilometer senkrecht zur Schnittrichtung gemessen.3) Profile wurden über die Reparaturzonen und die Hitzebetroffenenzonen (HAZ) entnommen.
• Eigenschaften des Materials:Durchschnittliche Abschnitte der reparierten Bereiche wurden vorbereitet, geätzt und unter optischer und elektronischer Mikroskopie (SEM) untersucht, um die Mikrostruktur, Porosität und Bindungsintegrität zu beurteilen.
• Verarbeitungszeit:Die Gesamtmaschinenzeit für jeden Reparaturprozess (Einbau, Bearbeitung, Ablagerung für Hybride, Veredelung) wurde erfasst.
• Referenzdaten:Die Ergebnisse wurden mit veröffentlichten Benchmarks für die Werkzeugleistung und etablierten Reparaturstandards verglichen.

3.1 Maßgenauigkeit und geometrische Wiederherstellung

• 3.2 Materialeigenschaften und Mikrostruktur
• 3.3 Prozesswirksamkeit

- Ich weiß.4 Diskussion

This comparative study demonstrates that hybrid CNC-Additive Manufacturing offers a powerful and often superior alternative to conventional subtractive CNC machining for the repair of high-value cutting toolsDie wichtigsten Erkenntnisse zeigen, dass CNC-AM-Hybride:

• Überlegenheit für Komplexität:Der wesentliche Vorteil des hybriden CNC-AM liegt in der Reparatur von Werkzeugen mit komplexen Geometrien oder lokalisierten schweren Schäden (Chips, gebrochene Kanten).Die Additivfähigkeit ermöglicht eine gezielte Wiederherstellung ohne Beeinträchtigung des Kernwerkzeugkörpers, wobei mehr des ursprünglich teuren Materials und der Geometrie erhalten bleiben ­ etwas, was subtraktive Methoden ohne grundlegende Neugestaltung nicht erreichen können.
• Materialleistung:Die erfolgreiche Ablagerung von Werkzeuglegierungen mit angemessener Härte und guter Mikrostruktur bestätigt die technische Machbarkeit einer Hybridreparatur.Die kontrollierte Wärmezufuhr minimierte schädliche Auswirkungen auf das Grundmaterial.
• Prozesszeit-Ausgleich:Während subtraktive Methoden für einfachen Verschleiß schneller sind, wird Hybrid für komplexe Reparaturen wettbewerbsfähig oder schneller.WertDas Problem liegt nicht nur in der Zeit, sondern auch in der Rettung von Werkzeugen, die ansonsten nur mit subtraktiven Methoden verschrottet werden könnten.
• Einschränkungen:Diese Studie konzentrierte sich auf die technische Durchführbarkeit und die Ausgangseigenschaften.einschließlich Verschleißfestigkeit und Müdigkeit im Vergleich zu neuen Werkzeugen und subtraktiven ReparaturenDie Kosten für die Herstellung von Pulvermaterialien sind ein wesentlicher Faktor, da die Anfangskosten von Hybrid-CNC-AM-Ausrüstungen deutlich höher sind als bei herkömmlichen CNC-Maschinen.Obwohl dies häufig durch Materialersparnisse am Werkzeug selbst ausgeglichen wird.
• Praktische Bedeutung:Für Hersteller, die mit einem hohen Volumen komplexer, hochwertiger Werkzeuge zu tun haben,Investitionen in Hybrid-CNC-AM-Reparaturkapazitäten bieten ein überzeugendes Argument für die Reduzierung der Ersatzkosten und des WerkzeugbestandsFür einfachere Werkzeuge oder weniger komplexe Verschleißverfahren bleiben subtraktive Methoden effizient und kostengünstig.

Während subtraktives CNC für einfachere Verschleißmuster effizient bleibt, eröffnet hybrides CNC-AM einen erheblichen Wert für komplexe Werkzeugreparaturanwendungen.Die Hersteller sollten ihr spezifisches Werkzeugportfolio und ihre Ausfallmodi bewerten..Die Umsetzung sollte sich auf hochwertige Werkzeuge mit komplexen Geometrien konzentrieren, bei denen die Ersatzkosten hoch sind.Bei weiteren Untersuchungen sollten die langfristige Validierung der Leistungsfähigkeit im Betrieb und detaillierte Kosten-Nutzen-Analysen, die eine Verlängerung der Werkzeuglebensdauer beinhalten, im Vordergrund stehen.