加工廠和金屬3D列印 (Meltio)

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04

Apr 2025

加工廠和金屬3D列印 (Meltio)

加工廠和金屬3D列印

 

CNC 加工是現代製造業的根基。從提高精度到提高生產率,CNC工具機正在徹底改變我們以令人難以置信的精度製造複雜零件的方式。然而,機械加工廠每天還是仍然面臨一些挑戰。

 

有甚麼辦法可以克服這些挑戰嗎?YES。但我們不是要研究如何升級這些 CNC 工具機,而是要討論 CNC 工具機中添加的新技術如何改變遊戲規則。

 

 

目錄

 

  1. 加工廠: 定義、主要業務、運作與挑戰
    1. 定義
    2. 主要業務
    3. 目前加工廠遇到的挑戰
  2. 加工廠導入金屬3D列印設備
    1. Meltio 設備的主要技術
  3. Meltio如何為加工廠帶來效益
  4. 加工廠使用 Meltio M600 設備
  5. 將Meltio技術整合到加工廠的好處
  6. 結論

 

 

加工廠: 定義、主要業務、運作與挑戰

 

定義:

 

加工廠主要致力於減法製造的工廠。 CNC 工具機操作員使用各種刀具對金屬、塑膠或複合材料等材料進行成型、切割和改變形體,製造出高精度的零件。

 

加工廠的的規模可以從小型家族公司到中型或大型企業。

 

小型工廠 中型工廠 大型工廠

1 個地點

擁有 1 – 5 台 CNC

1 個地點

擁有 5 – 30 台 CNC

1個或多個地點

擁有超過 30 台 CNC

 

 

主要業務

 

加工廠在複雜零件的製造中發揮著非常關鍵的作用。他們提供多種服務,生產通常包括切割、成型、鑽孔、精加工和其他金屬加工相關製程。這些加工技術對於生產符合航太、汽車和建築等行業所需的精確尺寸和公差的零件非常重要。

 

這些加工廠生產的零件範圍從原型和模具到最終零組件,然後出售給各產業的客戶。使用的工具機包括車床、加工中心、鑽床、焊接設備和磨床,其中許多是 CNC(電腦數控)控制的。

 

此外,熱處理、電鍍或噴漆等其他製程通常在其它獨立的工廠空間內進行。機械加工廠通常設有原材料(棒材和鋼坯)和成品的倉庫,它的可追溯性將取決於其供應的行業。

 

 

目前加工廠遇到的挑戰

 

目前加工廠主要遇到的問題和挑戰如下:

 

  • 在收到客戶的正式訂單之前,需要較長的交貨時間和昂貴的材料倉儲成本。
  • 由於需要製作工件夾具和內部固定裝置而導致生產中斷。
  • 可用空間會受到倉庫中存放的原材料數量而影響。
  • 如碰到無法使用傳統機械加工方法製造的複雜零件或難以進行加工的材料,有時須婉拒訂單。
  • 公司傾向於選擇單一供應商進行原型和批量生產,這可能會迫使機械加工廠必須接受無利可圖的單以留住客戶。
  • 擔心 3D 列印代印服務公司搶佔小批量的零件生產業務。

 

 

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加工廠導入金屬3D列印設備

 

與傳統方法相比,金屬 3D 列印擁有許多顯著的優勢,例如能夠創建複雜的形狀和結構、減少材料浪費以及能夠更有效地製造客製化零件。然而,有些機械加工廠可能不願意導入這項技術有幾個原因,例如:

 

  • 初始投入成本高: 金屬3D列印設備的購買持本可能很高,這可能會成為一些公司要導入技術的障礙,尤其是規模較小或預算不足的公司。因此,初始投資和營運成本對公司來說會沒有吸引力。

 

  • 安全性:在考慮 PBF 等其他技術時,比起機械加工廠所熟悉的技術,粉末的使用需要更高的健康和安全標準。

 

  • 教育訓練: 操作員所需的教育訓練可能高於 CNC 加工技術。也就是說,操作人員需具有一定的 CAD 設計知識、了解 3D 列印技術、機器維護等。

 

  • 零件的尺寸、幾何形狀和性能: 這些不符合大多數零件的要求,大部分零件體積大而且重量重。

 

  • 技術不確定性: 由於金屬 3D 列印技術仍不斷在進步發展,一些公司可能不願意對其進行投資,因為不確定該技術未來會如何變化或改進,這可能會使他們當前的投資過時。

 

 

Meltio設備的主要技術


採用 Meltio 的金屬線絲積層技術提供了極其有趣且可行的替代方案。選擇使用此技術有四個原因:

 

類似於雷射焊接

此技術類似於傳統製造中廣泛使用的雷射焊接技術,因此易於採用和理解。

線材的多功能性

作為原材料的線材是實心的,可以整合在CNC工具機的側面和內部。

更換材料不會交叉汙染

材料更換沒有交叉污染的風險,確保了最終產品的純度和品質。無需採取任何安全預防措施。

有效的廢料管理

可以有效處理廢料,類似於CNC加工設備的的切屑管理,有助於實現更乾淨、更永續的製造流程。

Meltio 如何為加工廠帶來效益

 

CNC 工具機的設計是用於在高度受控的環境中運行,以保持高精度。在 DED(定向能量沉積)製程中,其中開發的技術之一是 PBF 粉末床融合,其中粉末顆粒利用雷射的熱能融合在一起。

 

機械加工廠中金屬粉塵的存在可能會污染敏感部件並導致機器提早磨損或損害所生產零件的品質。此外,與處理金屬粉末相關的設施相比,這些設施通常被設計為以相對較低的風險中運轉,因此如果要導入加工設施,通常不需配備必要的安全措施來安全地處理這些材料。因此,粉末3D列印不是一個很好選擇。

 

然而,在金屬3D列印領域,Meltio 開發了一項創新技術,那就是線材雷射金屬沉積(LMD-W)技術。這種獨特的技術結合了使用金屬線材(絲)作為填充材料和高功率雷射作為能源,逐層熔化金屬線材,建造高精度和高品質的金屬零件

 

W-LMD 技術生產的零件具有卓越的微觀結構和 99.998% 的密度,超越鑄件的性能,可與鍛造件相媲美。

 

那麼機械加工廠可以考慮採用 3D 列印技術作為輔助嗎?答案是肯定的,在機械加工廠環境中實施 3D 列印,我們會告訴您何時確實有必要,以及為什麼要採用 Meltio 的技術。

 

複雜幾何形狀
當業界需要設計複雜的結構且僅用傳統方法無法製造的零件時,3D 列印就是一個絕佳選擇。積層製造可以製造具有複雜內部特徵的零件,並可以根據客戶的特定需求進行客製化。 此外,減法製程可以實現所需的表面平滑度和精度。

 

材料使用效率
對於昂貴的材料,3D 列印可以減少材料浪費。 此外,如果零件由難以加工的材料製成,刀具往往會快速磨損,加工項目的成本也會增加。與 PBF 相比,PBF 技術的材料轉換成本會比線材高得許多。

 

維修、保養和特徵添加
它對於修復高價值零件特別有用。 Meltio 技術可以在磨損或損壞的區域添加新材料,然後減法製程可以將零件恢復到原始的尺寸規格。此外,借助特徵添加,可以將新功能添加到已建立的零件中。

 

雙線材
除了透過修復來恢復失敗的 CNC 加工作業外,透過使用 Meltio 的雙線材系統,,它允許在關鍵區域應用具有特定屬性的材料,在剩餘的區域則使用另一種更便宜的材料,讓整個解決方案變得更有效率。

 

Meltio parts Engine CNC

 

減少製造過程中的工序
透過在 CNC 加工廠內使用 Melio,3D 列印可以減少製造過程中的製程步驟。透過快速生產近淨形狀零件,然後使用減法製程進行精修,加快整個製造過程。透過這項技術,可以避免切割、彎曲和焊接等辛苦密集的製程。多個製造步驟的簡化提高了營運效率並降低了人工成本。此外,該技術允許更大的工作量(取決於要列印的零件的尺寸),而不會影響所生產零件的精度和質量,並且還避免了人為錯誤。

 

優化零件性能
Meltio可以提高零件的性能。例如,可以精確地建立內部冷卻通道以改善其功能。其中一種冷卻流道(螺旋流道)無法使用傳統製程方法製作,但使用 Meltio 的技術就可以實現。

 

經濟可行性
有時會碰到體積較小且零件較複雜的訂單而需要製作特殊固定裝置,最終會使得整個案子變得沒有吸引力。然而,Meltio 能夠透過 3D 列印製造這些工具,從而使該專案更加可行。

 

從原型打樣到生產
3D 列印有助於作為從原型打樣到生產的橋樑。它可以實現更有效率的原型設計,以及在設計階段進行簡單的調整(無需在 CNC 上重新撰寫程式)並檢查是否必要且可行。設計完成後,可以使用相同的設備進行生產。

 

 

加工廠使用 Meltio M600 設備

 

Meltio 的 3D 列印機 Meltio M600 是 CNC 加工廠工作不可或缺的一台設備。與其他技術相比,Meltio 這台機器的解決方案具體提供了什麼?

 

零點夾持
在這些功能中,值得一提的是零點夾持系統,它可以將夾板準確、快速地連接到 M600 的列印平台上進行生產。它還允許可將零件直接從 M600 機台移動至 CNC 機台,無需重新定位,從而簡化了流程。透過這種方式,系統會自動識別要進行加工的精確位置,確保整個流程的最佳控制和更快的流程。

 

藍光雷射
藍光雷射的波長範圍為 980 至 450 nm,使以前由於材料不同的吸收性而無法列印的材料現在變得可列印,從而以更低的雷射功率實現更快的沉積,並降低每個部件的能耗。 這對於鋁和銅合金等反射性材料來說最為顯著,這些材料的需求量很大,並且很難用傳統的近紅外線雷射器進行加工。借助這款藍光雷射沉積頭,3D 列印機專為工業規模製造而設計,並針對機械廠和其他 24/7 全天候生產環境提供了最佳化生產工具。

 

 

近淨形零件
生產近淨形狀的零件,用於關鍵區域的後續加工(就像鑄造一樣)

 

多種材料
此選項功能允許透過非常快速的自動接線開關連續 3D 列印最多 4 種材料(添加 2 種新材料:鋁和銅)

 

零件重複性
新的噴頭設計免除了校準步驟,避免人為錯誤並確保了零件的可重複性,這是工業環境中的重要特徵。

 

釋放 CNC 工具機產能
優化 CNC 工具機的利用率可以釋放出額外的產能,因為這些產能的最佳利效益是透過關鍵表面的最終精加工中增加價值,而不是將塊材加工為接近最終的形狀。

 

透過提高營運效率,時間和資源可以用來完成更多工作,從而可以在同一台CNC機床上加工更多零件或增加產量。生產力的提高可帶來收入的增加,因為無需投資額外的設備或額外的資源即可實現產出量最大化,從而更快地收回投資。

 

TIP: 欲了解更多關於 Meltio M600 的技術請參考 Meltio M600 頁面.

 

 

將Meltio技術整合到加工廠的好處


那麼,Meltio 技術將如何幫助您的機械加工廠呢?以下是主要優點:

 

交期和庫存
要使用CNC工具機製造零件,需要尺寸合適的完整材料塊,如果沒有,可能會導致生產延遲。相比之下,使用線捲材料,無論尺寸如何,都可以立即將任何線捲料轉變成所需的零件,並且無需等待。這為我們的製造過程提供了更大的多功能性和效率。

 

刀具和材料節省
減少加工時間可以延長刀具壽命,尤其是在加工鉻鎳鐵合金、鈦合金和工具鋼等硬質材料時。此外,透過加工近淨形狀的零件而整個塊材的加工,可以減少材料消耗。 由於焊絲線材可以適應任何形狀,因此無需維護不同尺寸的昂貴庫存。

 

嶄新積層製造產線/業務
機械加工廠關注的一個領域是從減法製造銜接到積層製造的新業務和產線。這轉變是一個很好的機會,可以擴展他們的服務,並利用 3D 列印技術的優勢來創建高精度零件

 

承接以前無法製作的案子和訂單
拒絕一個案子有兩個條件:第一個是無法製造的複雜幾何形狀,第二個是因為製造的零件是由難以加工的材料製成。這意味著工具的磨損和使用的材料往往相當昂貴。透過 just-in-time 製造,3D 列印可以按需求生產零件

 

 

結論

 

Meltio 為當今機械加工企業經常面臨的三個挑戰提供了解決方案

 

  • 需要中斷工具機生產以使用相同的工具機進行客製化工件夾治具。
  • 由高價值金屬製成的零件的交貨時間較長,通常是由於等待這些材料的鑄件或鍛造件造成的。
  • 必須拒絕的訂單,因為該工作涉及具有挑戰性的材料或幾何形狀,加工廠不相信它們可以以合乎成本效益的方式生產

 

Meltio 為機械加工廠提供了許多好處。一般來說,它可以顯著節省材料,減少刀具磨損,增加廠內 CNC 機床的價值,方便現有零件的維修,並可以為已製造的零件添加功能與特徵。

 

就使用 Meltio M600 而言,它最終可以釋放 CNC 工具機產能,允許每台工具機加工更多零件或數量,從而增加收入。 CNC 設備容量的增加使得能夠在有限的時間內完成更多的工作

 

由於其適應性、列印品質和減少的材料浪費,Meltio M600 可帶給許多產業新契機,為尋求靈活性、效率和可持續性的現代製造業提出了可行的解決方案。

 

 

 

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