混合型机器是先进制造业中最热门的设备类别之一。本文将介绍它们的工作原理、功能、优势领域以及初次购买者容易犯的错误。
什么是混合增材制造和减材制造？
要理解混合制造，首先需要了解它由两部分组成。增材制造通过逐层添加材料来构建零件。减材制造则通过从实心块体中去除材料来切割零件。
混合系统在一台机器内即可完成两种加工。它通常将五轴数控铣削与金属沉积头相结合，在零件成型过程中，根据零件形状在构建和切割之间切换。
加法与减法：核心区别
| 多维数据监测 | 添加剂（逐步积累） | 减法（减少） |
|---|---|---|
| 工艺应用 | 逐层沉积金属 | 从实心块体中去除金属 |
| 材料浪费 | 非常省油，只用所需油量 | 高，很多都变成了碎片和废料。 |
| 几何自由 | 复杂的内部形状 | 受工具访问限制 |
| 表面光洁度 | 粗糙，需要精加工 | 光滑、精准的表面处理 |
| 最擅长 | 近净成形、修复、涂层 | 严格的公差，精细的细节 |
混合制造融合了两者的优势。如需深入了解这两种理念各自的比较，请参阅我们的指南。 3D 打印机与数控机床.
混合动力机器的工作原理
混合式加工系统内部的工作流程遵循逻辑清晰的构建和精加工节奏。机器交替进行材料的添加和去除，直至零件加工完成。
1. 存款激光或电弧焊头熔化金属粉末或金属丝，直接在工作台上构建出零件的大致形状。
2. 检查：在加工开始之前，通过探测或扫描来检查沉积的几何形状。
3. 包装机械5轴主轴铣削关键表面、特征和公差，达到最终规格。
4. 重复新密码对于较高的或内部结构，机器会添加更多材料，然后一层一层地进行加工。
5. 完成：最后一次加工工序即可在同一设置下获得精确的表面光洁度，无需零件转移。
两种主要的沉积方法
混合系统采用两种增材制造技术之一，每种技术都适用于不同的零件尺寸和材料：
• 定向能量沉积 (DED)激光将送入工件的金属粉末或金属丝熔化。精度高、清洁度好，是精细加工、涂层和修复的理想选择。
• 线弧增材制造 (WAAM)电弧熔化金属丝，类似于焊接。对于大型、结构简单的零件来说，这种方法快速且经济。
沉积技术与工业焊接技术有很多共同之处。 STYLECNC激光焊机 利用与激光金属沉积头相同的光纤激光基本原理。
数据说明：为什么混合剪发会浪费时间和金钱
最主要的优势在于大幅减少材料浪费和缩短生产周期。这些优势源于制造近净成形零件，而不是从过大的坯料上切割零件。
与使用实心材料进行加工相比，材料浪费减少了 55% 至 70%。
• 复杂航空航天和医疗部件的交货周期缩短了 65% 至 80%
• 由于组装和精加工都在一台机器上完成，因此设置次数更少。
• 钛和因科镍合金等昂贵合金得到高效利用，而不是被加工成碎屑。
• 磨损或损坏的高价值部件可以进行维修，而不是报废重制。
对于钛等材料而言，传统的原材料加工比例往往意味着要去除大部分坯料，因此这种工艺能显著节省成本。而混合加工则反其道而行之，在接近最终形状时就进行沉积。
传统加工与混合加工：成本比较
| 多维数据监测 | 固体加工 | 混合制造 |
|---|---|---|
| 所用原材料 | 大块坯料，大部分已移除 | 近净成形，最大限度减少冗余 |
| 材料浪费 | 高（碎屑和废料） | 55 - 70% 降低 |
| 交货时间 | 漫长的多阶段 | 65 - 80% 更短 |
| 所需设置 | 多台机器 | 单一设置 |
| 零部件维修能力 | 不可能 | 是的，存款和重新机器 |
| 最精彩的部分是复杂性 | 简单至中等 | 高，内部特征 |
实际应用
混合系统并非适用于所有车间，但在合适的行业中，它们可以解决单一流程机器无法解决的问题。这正是它们发挥最大价值的地方。
航空航天：涡轮叶片、支架和钛合金结构件，在这些部件中，材料节约和复杂的几何形状都至关重要。
医疗行业：采用有机形状、生物相容性合金和严格公差的定制植入物和器械。
工具和模具：具有传统加工无法实现的随形冷却通道的模具，以及磨损模具的快速修复。
能源与国防：维修高价值涡轮机和发动机部件，以及生产专业小批量零件。
这些系统的减法部分依赖于与独立式机床相同的精密多轴技术 五轴数控机床能够处理混合零件所需的复杂精加工几何形状。
主要优势一览
✓ 减少浪费：近净成形制造大幅减少了昂贵的合金消耗。
✓ 更快的交付速度：一台机器取代了多阶段工作流程。
✓ 复杂几何形状：内部通道和自由曲面形状成为可能。
✓ 修复能力：修复磨损的高价值部件，而不是更换它们。
✓ 材料灵活性：在一个零件中组合或分级不同的金属。
✓ 减少库存：按需生产，而不是囤积大量坯料。
可持续发展优势
除了速度和成本优势外，混合制造工艺在环境方面也具有显著优势。材料浪费减少一半以上，直接降低了每个零部件所需的能源和原材料消耗。
金属粉末和金属丝的生产需要消耗大量能源，因此仅使用零件所需的量可以避免源头浪费。对于钛合金和镍基高温合金等高能耗合金而言，这一点尤为重要。
维修能力还能进一步节省成本。修复磨损的涡轮叶片或注塑模具可以延长现有部件的使用寿命，避免从头开始制造替换件所产生的全部能源和材料成本。
随着买家越来越要求供应商提供碳排放报告和减少浪费的工艺流程，混合制造使工厂能够在满足这些要求的同时提高利润率。
混合型店铺适合你吗？
混合系统价格昂贵且学习曲线陡峭，因此并非适用于所有业务。最终决定取决于您的业务类型。
在以下情况下，混合加工是合理的：使用昂贵的合金生产复杂零件、需要无法通过传统方式加工的内部特征、修复高价值部件，或者进行小批量专业工作，减少设置成本会带来收益。
传统加工方式适用于以下情况：零件几何形状简单，材料价格适中；批量生产；或者仅通过标准铣削和车削即可达到所需的公差和表面光洁度。
大多数商店最好先建立起精密加工和金属连接方面的深厚能力，然后在零件组合明显需要时再添加混合技术。
人们实际上是如何询问混合系统的
这些对话式问题反映了制造商在投资前想要了解的情况。如果这些问题听起来很熟悉，那么混合动力汽车可能已经在您的考虑范围之内了：
• “增材制造和减材制造有什么区别？”
• “一台机器真的能做到吗？” 3D 打印和数控机床加工的是同一个零件吗？
• “混合制造究竟能节省多少材料？”
• “混合动力技术对小型店铺来说值得采用吗？还是只适用于航空航天领域？”
• “我可以修理磨损的涡轮机部件而不是重新制造吗？”
• “混合式机器可以打印和切割哪些金属？”
考虑混合制造时常见的错误
混合型住房功能强大，但容易误判。在制定预算之前，请避免以下错误：
• 假设它能取代你所有的机器。Hybrid 擅长制造复杂、高价值的零件，而不是简单的大批量生产。
• 低估编程复杂性协调增材制造和减材制造的刀具路径需要专门的CAM技能。
• 忽略后处理沉积金属通常需要热处理才能达到其全部材料性能。
• 忽略材料资质航空航天和医疗部件需要经过认证的、可重复的沉积工艺。
• 买错了零件如果你的工作是简单的几何形状，使用廉价材料，那么传统加工方式在成本上更胜一筹。
• 跳过技能投资操作人员需要接受增材制造和机械加工方面的培训。
对于大多数加工车间来说，切实可行的切入点是首先掌握精密金属加工技术。一个有能力的 金属数控机床 它构建了混合技术后来扩展的减法基础。
混合制造的未来发展方向
这项技术正在迅速成熟。机床制造商正在整合更好的过程监控、更智能的刀具路径规划以及对沉积材料质量更严格的控制。
随着沉积速度的提升和成本的下降，混合系统有望从航空航天和医疗领域扩展到更广泛的工业工具和维修市场。可持续性优势和交付周期缩短的双重作用，使这一领域值得关注。
如今，那些尝试这些工艺的工厂正在积累专业知识，而这些知识将定义未来的先进制造业。请关注我们的最新动态。 CNC行业新闻.
常見問題解答
什么是混合增材制造和减材制造？
这是一个结合了以下要素的过程： 3D 一台机器即可完成金属打印和数控加工。材料沉积形成接近最终形状的零件，然后在同一装置中精密加工至最终公差。
混合制造工艺能节省多少材料浪费？
与从实心材料加工相比，混合系统可减少 55% 至 70% 的材料浪费，因为它们是在接近最终形状的基础上进行加工，而不是切除大量的金属。
增材制造和减材制造有什么区别？
增材制造通过逐层添加材料来构建零件。减材制造则从实心块体中去除材料。增材制造最大限度地减少浪费并能制造复杂形状，而减材制造则能实现严格的公差和精细的表面光洁度。
混合式机器采用哪些沉积方法？
两种主要方法是定向能量沉积（DED），它使用激光熔化粉末或金属丝；以及电弧增材制造（WAAM），它使用电弧熔化金属丝，以实现更快、更大的构建。
混合动力机器可以修复现有部件吗？
是的。其最主要的应用场景之一是修复磨损或损坏的高价值零件，例如涡轮叶片和工具，方法是沉积新材料，然后重新加工至符合规格。
混合制造是否仅适用于航空航天和医疗行业？
这些行业率先采用了这项技术，但工具制造、模具制造、能源和国防等行业也从中受益。任何具有复杂几何形状、昂贵材料或需要维修的应用都是理想的选择。
混合系统可以处理哪些金属？
常用材料包括钛、不锈钢、因科镍合金和其他镍合金、工具钢和铝。混合材料甚至可以在单个零件中使用不同等级或组合的不同金属。
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