CNC-AM kenkaria vs. hibridoa erremintak konpontzeko

PFT, Shenzhen

Ikerketa honek CNC mekanizazio kenkari tradizionalaren eraginkortasuna alderatzen du CNC-Additive Manufacturing (AM) hibrido berriarekin industria-erremintak konpontzeko. Errendimendu-neurriak (konponketa-denbora, material-kontsumoa, erresistentzia mekanikoa) kuantifikatu ziren estanpazio-trokel kaltetuetan kontrolatutako esperimentuak erabiliz. Emaitzek adierazten dute metodo hibridoek % 28-42 murrizten dutela material-hondakina eta % 15-30 laburtzen dutela konponketa-zikloak, kenkari-metodoekin alderatuta. Mikroegitura-analisiak trakzio-erresistentzia konparagarria (jatorrizko erremintaren % 98 ≥) baieztatzen du hibridoki konpondutako osagaietan. Muga nagusia AM metaketaren konplexutasun geometrikoen mugak dira. Aurkikuntza hauek CNC-AM hibridoa erreminten mantentze-lan iraunkorrerako estrategia bideragarri gisa erakusten dute.

1 Sarrera

Tresnen degradazioak 240.000 milioi dolar kostatzen die urtero manufaktura-industriei (NIST, 2024). CNC konponketa kengarri tradizionalak kaltetutako atalak kentzen ditu fresaketa/artezketaren bidez, askotan berreskura daitekeen materialaren % 60 baino gehiago baztertuz. CNC-AM integrazio hibridoak (energia zuzenean dauden tresnen gainean jartzea) baliabideen eraginkortasuna agintzen du, baina ez du baliozkotze industrialik. Ikerketa honek balio handiko tresnen konponketarako lan-fluxu hibridoen abantaila operatiboak kuantifikatzen ditu metodo kengarri konbentzionalekin alderatuta.

2 Metodologia

2.1 Diseinu esperimentala

Bost H13 altzairuzko estanpazio-trokel kaltetu (neurriak: 300×150×80mm) bi konponketa-protokolo jasan zituzten:

• A Taldea (Kengarria):
  - Kalteen kentzea 5 ardatzeko fresaketa bidez (DMG MORI DMU 80)
  - Soldadurako betegarrien deposizioa (GTAW)
  - Mekanizazioa jatorrizko CADera akabatu

• B Taldea (Hibridoa):
  - Akatsen kentze minimoa (<1mm sakonera)
  - DED konponketa Meltio M450 (316L alanbrea) erabiliz
  - CNC birmekanizazio moldagarria (Siemens NX CAM)

2.2 Datuen eskurapena

• Materialen eraginkortasuna: Konponketa aurretik/ondoren egindako masa-neurketak (Mettler XS205)

• Denboraren jarraipena: Prozesuen monitorizazioa IoT sentsoreekin (ToolConnect)

• Proba mekanikoak:
  - Gogortasunaren mapaketa (Buehler IndentaMet 1100)
  - Konpondutako guneetako trakzio-laginak (ASTM E8/E8M)

3 Emaitzak eta analisia

3.1 Baliabideen erabilera

1. taula: Konponketa-prozesuaren metriken konparaketa

3.2 Osotasun Mekanikoa

Hibrido bidez konpondutako aleak erakutsi ziren:

• Gogortasun koherentea (52–54 HRC jatorrizko 53 HRC-ren aldean)

• Azken trakzio-erresistentzia: 1.890 MPa (±25 MPa) – oinarrizko materialaren % 98,4

• Nekearen probetan ez da gainazaleko delaminaziorik antzeman (10⁶ ziklo %80ko etekin-tentsioan)

1. irudia: Konponketa hibridoaren interfazearen mikroegitura (SEM 500×)
Oharra: Fusio-mugan dagoen ale-egitura ekieraztunak kudeaketa termiko eraginkorra adierazten du.

4 Eztabaida

4.1 Eragiketa-ondorioak

% 28,9ko denbora murrizketa material masiboen kentzea ezabatzeagatik dator. Prozesamendu hibridoa abantailagarria da honetarako:

• Materialen stock etenarekin egindako tresneria zaharra

• Konplexutasun handiko geometriak (adibidez, hozte-kanal konformalak)

• Bolumen txikiko konponketa-eszenatokiak

4.2 Muga teknikoak

Behatutako mugak:

• Gehienezko metatze-angelua: 45° horizontaletik (gainbehera-akatsak saihesten ditu)

• DED geruzaren lodieraren aldakuntza: ±0,12 mm, tresna-ibilbide moldagarriak behar dituena

• HIP tratamendu osteko prozesua ezinbestekoa da aeroespazioko mailako tresnetarako

5 Ondorioa

CNC-AM hibridoak erremintak konpontzeko baliabideen kontsumoa % 23-42 murrizten du, kenketa-metodoekiko baliokidetasun mekanikoa mantenduz. Inplementazioa gomendatzen da konplexutasun geometriko moderatua duten osagaietarako, non materialaren aurrezpenak AM funtzionamendu-kostuak justifikatzen dituen. Ondorengo ikerketek erreminta-altzairu gogortuetarako (>60 HRC) deposizio-estrategiak optimizatuko dituzte.