Как могат да се комбинират ефективно адитивна и субтрактивна обработка на детайли

27.01.2026   |   Начало»Технологии

Редактор
Екатерина Амова

Редактор
Екатерина Амова

Финансираният от Германската фондация за изследвания (DFG) проект "Оптимизация на взаимовръзката между адитивната и субтрактивна обработка" (OptiWas) проучва условията за последваща надеждна механична обработка на адитивно произведени леки конструкции. Проектът се изпълнява съвместно от Института за производствени технологии и металообработка (IFW) и Института за разработване на продукти и оборудване (IPeG) към Университета Лайбниц в Хановер, съобщават от IFW.

С проекта се изследват подходи за базирано на симулации планиране на адитивно-субтрактивни технологични вериги. На базата на симулации се планира последващата механична обработка на съвместими геометрии, съответстваща на структурните характеристики на детайла.

В проекта IFW се занимава със субтрактивните процеси, а IPeG отговаря за спецификите на адитивното производство. Фокусът е върху анализа на силите, вибрациите и качеството на повърхнината при механична обработка, на база на който се извличат насоки за проектиране и оценка. Целта е да се създадат условия за оптимизация на взаимодействието между адитивно и субтрактивно планиране и производство, обясняват от IFW.

Постановка на задачата

Адитивното производство позволява създаването на сложни и топологично оптимизирани структури, но постига ограничено качество на повърхнината, което налага последваща субтрактивна обработка на функционални повърхнини. По-специално, при тънкостенните компоненти тази технологична верига може да доведе до вибрации, влошаване на качеството и увеличени усилия за механична обработка. Липсата на цялостна методология, която систематично да отчита взаимодействието между адитивно оптимизирания дизайн и субтрактивното производство, води до удължено време за планиране на процесите и по-високи производствени разходи за компаниите. OptiWas запълва тази празнина, като трансферира технологични знания в разработването на продукти, с цел да направи производството на детайли по-ефективно и рентабилно.

По мнение на изследователите подходът предлага следните основни предимства:

• Надеждност на процеса – намалени вибрации, по-нисък процент на брак;
• Производителност – по-кратко време за обработка;
• Качество – подобрена повърхностна обработка, стабилни допуски.

Разработката

Адитивно-субтрактивното производство съчетава геометричната свобода на адитивното производство с прецизността на субтрактивната механична обработка. Този подход е особено перспективен при производството на авиокосмически тънкостенни конструкции с ниска твърдост, при които съществуват високи изисквания към качеството на механична обработка.

За да бъде проучена взаимовръзката между процесите, в хода на проекта са извлечени характеристики на компонент от крило на хеликоптер и са представени в опростена аналогова форма. Детайлите са адитивно произведени от Scalmalloy, а след това са окончателно завършени чрез процес на фрезоване, информират изследователите.

Тъй като адитивната технология се прилага обикновено за производство в малки серии на детайли със сложни, индивидуално проектирани структури, съществуващите базирани на данни класически модели и аналитични модели за прогнозиране на дефекти във формата предлагат ограничени възможности. Ето защо, за тази категория детайли с подчертано многообразни характеристики, е разработен метод, базиран на свързана симулационна верига.

В основата му се използва разработената от IFW симулационна платформа за изследване на механична обработка CutS (Cutting Simulation), която изчислява различни параметри, като условия на зацепване, напречно сечение на стружката, ъгъл на зацепване и скорост на отстраняване на материала. След това чрез интегрираните модели се определят величината, посоката и точката на приложение на силите на рязане върху детайла.

На определени стъпки от траекторията на инструмента се генерират твърди модели на частично обработения детайл. Върху тези модели впоследствие се прилагат изчислените сили при симулация по метода на крайните елементи. Чрез натрупване на деформационни състояния, базирани на стъпките на траекторията, може да се проследи целият процес на отклонение от формата.

Този метод позволява стратегиите за обработка да бъдат специално адаптирани към локалната податливост на детайла. Подходът позволява надеждна и висококачествена обработка на адитивно произведени леки детайли, поясняват от проекта OptiWas.

Ключови думи: OptiWas   IFW   IPeG   адитивно производство   металообработка   симулации  

Област: Машиностроене