Subtractive vs Sato CNC-AM kanggo Tool Repair

PFT, Shenzhen

Panaliten iki mbandhingake efektifitas mesin CNC subtractive tradisional karo manufaktur CNC-Additive (AM) hibrida kanggo ndandani alat industri. Metrik kinerja (wektu ndandani, konsumsi bahan, kekuatan mekanik) diukur nggunakake eksperimen sing dikontrol babagan mati stamping sing rusak. Asil nuduhake metode hibrida nyuda sampah materi kanthi 28-42% lan nyepetake siklus perbaikan kanthi 15-30% tinimbang pendekatan mung subtraktif. Analisis struktur mikro nandheske kekuatan tarik sing bisa dibandhingake (≥98% saka alat asli) ing komponen sing didandani hibrida. Watesan utama kalebu watesan kerumitan geometris kanggo deposisi AM. Temuan kasebut nduduhake hibrida CNC-AM minangka strategi sing sregep kanggo pangopènan alat sing lestari.

1 Pambuka

Biaya degradasi alat industri manufaktur $240B saben taun (NIST, 2024). Repair CNC subtractive tradisional mbusak bagean rusak liwat panggilingan / grinding, asring discarding> 60% saka materi salvageable. Integrasi CNC-AM hibrida (deposisi energi langsung menyang perkakas sing wis ana) njanjeni efisiensi sumber daya nanging ora duwe validasi industri. Panliten iki ngitung kaluwihan operasional saka alur kerja hibrida tinimbang metode subtraktif konvensional kanggo ndandani perkakas kanthi nilai dhuwur.

2 Metodologi

2.1 Desain Eksperimental

Lima dies stamping baja H13 sing rusak (dimensi: 300 × 150 × 80mm) ngalami rong protokol perbaikan:

• Kelompok A (Subtraktif):
  - Ngilangi karusakan liwat penggilingan 5 sumbu (DMG MORI DMU 80)
  - Welding Filler Deposition (GTAW)
  - Rampung mesin kanggo CAD asli

• Kelompok B (Hibrida):
  - Penghapusan cacat minimal (jero <1mm)
  - Repair DED nggunakake Meltio M450 (kabel 316L)
  - Adaptive CNC remachining (Siemens NX CAM)

2.2 Angsal Data

• Efisiensi Material: Pengukuran massa pra/pasca-repair (Mettler XS205)

• Nelusuri Wektu: Ngawasi proses nganggo sensor IoT (ToolConnect)

• Tes Mekanik:
  - Pemetaan kekerasan (Buehler IndentaMet 1100)
  - Sampel tarik (ASTM E8 / E8M) saka zona sing didandani

3 Asil & Analisis

3.1 Panggunaan Sumber Daya

Tabel 1: Perbandingan Metrik Proses Repair

3.2 Integritas Mekanik

Spesimen sing didandani hibrida ditampilake:

• Kekerasan konsisten (52–54 HRC vs. asli 53 HRC)

• Kekuwatan tarik pungkasan: 1,890 MPa (± 25 MPa) - 98,4% bahan dasar

• Ora ana delaminasi antarmuka ing tes kelelahan (siklus 10⁶ kanthi stres ngasilake 80%)

Gambar 1: Struktur mikro antarmuka perbaikan hibrida (SEM 500×)
Cathetan: Struktur butir equiaxed ing wates fusi nuduhake manajemen termal sing efektif.

4 Rembugan

4.1 Implikasi Operasional

Pengurangan wektu 28,9% asale saka ngilangi penghapusan materi akeh. Pangolahan hibrida mbuktekaken mupangati kanggo:

• Perkakas Warisan kanthi stok bahan sing mandheg

• Geometri kompleksitas dhuwur (contone, saluran pendinginan konformal)

• Skenario ndandani volume sithik

4.2 Watesan Teknis

Watesan diamati:

• Sudut deposisi maksimal: 45° saka horisontal (nyegah cacat overhang)

• Varian kekandelan lapisan DED: ± 0,12mm mbutuhake toolpath adaptif

• Perawatan HIP pasca-proses penting kanggo alat kelas aeroangkasa

5 Kesimpulan

Hybrid CNC-AM nyuda konsumsi sumber daya repair alat dening 23-42% nalika njaga kesetaraan mechanical kanggo cara subtractive. Implementasi dianjurake kanggo komponen kanthi kerumitan geometris moderat ing ngendi tabungan materi mbenerake biaya operasional AM. Riset sakteruse bakal ngoptimalake strategi deposisi kanggo baja alat hardened (> 60 HRC).