1 روش تحقیق

1.1 چارچوب طراحی

این گردش کار به گونه‌ای ساختاردهی شد که سهم هر مرحله تولید - شکل‌دهی افزایشی، ماشین‌کاری CNC و پرداخت - را جدا کند. یک جزء آزمایشی استوانه‌ای با شانه‌های پله‌ای و کانال‌های داخلی انتخاب شد تا اطمینان حاصل شود که نسبت به انحراف هندسی حساس است. تمام پارامترهای تولید در سراسر آزمایش‌های تکراری ثابت نگه داشته شدند تا از تکرارپذیری اطمینان حاصل شود.

1.2 منابع داده

داده‌های ابعادی و سطحی از 30 نمونه تولید شده تحت تنظیمات فرآیند یکسان به دست آمد. اندازه‌گیری‌ها با استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری مختصات (CMM)، یک میکروسکوپ کانفوکال لیزری و حسگرهای تعبیه‌شده در فرآیند که دما و بار اسپیندل را ثبت می‌کردند، انجام شد. انتخاب این دستگاه‌ها بر اساس سهولت کالیبراسیون و توانایی آن‌ها در بازتولید دقت اندازه‌گیری در طول جلسات انجام شد.

1.3 تجهیزات و مدل‌ها

• چاپگر سه بعدی:سیستم SLM، لیزر فیبر 200 وات، ضخامت لایه 30 میکرومتر
• دستگاه CNC:مرکز ماشین‌کاری 5 محوره با جبران ابزار خودکار
• ابزارهای پرداخت:سر فرز CBN، مواد ساینده الماس
• مدل داده:مدل‌های رگرسیون برای پیش‌بینی انحراف، تأیید شده از طریق ANOVA اندازه‌گیری مکرر
• تمام پارامترهای مورد استفاده در مراحل ماشین‌کاری و پرداخت در پیوست الف فهرست شده‌اند تا از تکرارپذیری کامل آزمایش اطمینان حاصل شود.

2 نتایج و تجزیه و تحلیل

2.1 دقت ابعادی

جدول 1 انحراف ابعادی متوسط را در سه شرایط نشان می‌دهد.
نمونه‌های هیبریدی انحراف زیر را حفظ کردند ±0.015 میلی‌متر، در مقایسه با ±0.042 میلی‌متر برای قطعات فقط افزایشی. این بهبود با مطالعاتی که گزارش می‌دهند توزیع مجدد مواد در طول ماشین‌کاری پس از آن، اثرات تجمع حرارت لایه‌به‌لایه را جبران می‌کند [1]، همخوانی دارد.

2.2 زبری سطح

پرداخت هیبریدی Ra را از میانگین 12.4 میکرومتر به 1.8 میکرومتر کاهش داد، همانطور که در شکل 1 خلاصه شده است. مرحله پرداخت ذرات ذوب‌شده جزئی را حذف کرد و مصنوعات پله‌ای را کاهش داد.

2.3 راندمان فرآیند

تجزیه و تحلیل زمان چرخه نشان می‌دهد که 23٪ کاهش در زمان کلی پردازش در مقایسه با ماشین‌کاری کاهشی سنتی به تنهایی وجود دارد. گزارش‌های بار ابزار نشان داد که 9 تا 12 درصد کاهش در گشتاور اسپیندل به دلیل کم بودن میزان ماشین‌کاری باقی‌مانده پس از پیش‌شکل‌دهی افزایشی وجود دارد.

2.4 تفسیر مقایسه‌ای

ارجاع متقابل با تحقیقات قبلی [2,3] نشان می‌دهد که بهبود ابعادی با انتظارات برای تولید هیبریدی همخوانی دارد. با این حال، بزرگی بهبود کیفیت سطح بالاتر از آنچه قبلاً گزارش شده است، احتمالاً به دلیل کنترل دمای اصلاح‌شده در مرحله افزایشی است.

3 بحث

3.1 تفسیر یافته‌ها

نتایج نشان می‌دهد که گردش‌های کاری هیبریدی بی‌ثباتی حرارتی معمولی ذوب پودر فلز را جبران می‌کنند. میزان ماشین‌کاری طراحی‌شده در هندسه چاپ‌شده به طور موثر مناطق تغییر شکل ناشی از حرارت را حذف می‌کند. بار ابزار کمتر نشان‌دهنده کاهش تنش مکانیکی بر روی لبه‌های برش است که به پایداری زمان چرخه کمک می‌کند.

3.2 محدودیت‌ها

این مطالعه بر روی یک هندسه و آلیاژ فلزی واحد متمرکز بود. نتایج ممکن است با ساختارهای داخلی پیچیده‌تر یا مواد با رفتارهای ضریب انبساط حرارتی متفاوت متفاوت باشد. علاوه بر این، تنها یک نوع ابزار پرداخت ارزیابی شد.

3.3 پیامدهای عملی

صنایعی که به تکرارهای سریع نیاز دارند - مانند رباتیک، اجزای هوافضا و دستگاه‌های پزشکی سفارشی - می‌توانند از تولید هیبریدی برای دستیابی به دقت بدون گردش‌های کاری کاهشی کامل بهره‌مند شوند. کاهش زمان ماشین‌کاری به ویژه برای سفارشات سفارشی با حجم کم مرتبط است.

4 نتیجه‌گیری

رویکرد یکپارچه که چاپ سه بعدی، ماشین‌کاری CNC و پرداخت سطح را ترکیب می‌کند، دقت ابعادی و سازگاری سطح را بهبود می‌بخشد و در عین حال زمان چرخه را کاهش می‌دهد. این گردش کار، اعوجاج هندسی ناشی از تولید افزایشی را برطرف می‌کند و از الزامات تحمل دقیق‌تر پشتیبانی می‌کند. کارهای آینده ممکن است اجزای چند ماده‌ای، مسیرهای ابزار پرداخت تطبیقی و بهینه‌سازی فرآیند مبتنی بر مدل را بررسی کند.