1 طريقة البحث

1.1 إطار التصميم

تم هيكلة سير العمل لعزل مساهمة كل مرحلة من مراحل التصنيع - التشكيل بالإضافة، والتشغيل باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، والتشطيب. تم اختيار مكون اختبار أسطواني ذو أكتاف متدرجة وقنوات داخلية لضمان الحساسية للانحراف الهندسي. تم الحفاظ على جميع معلمات التصنيع ثابتة عبر التجارب المتكررة لضمان إمكانية التكرار.

1.2 مصادر البيانات

تم الحصول على بيانات الأبعاد والسطح من 30 عينة تم إنتاجها في ظل إعدادات عملية متطابقة. تم أخذ القياسات باستخدام آلة قياس الإحداثيات (CMM)، ومجهر ليزر متحد البؤر، وأجهزة استشعار مدمجة في العملية سجلت درجة الحرارة وحمل المغزل. استند اختيار هذه الأجهزة إلى سهولة معايرتها والقدرة على إعادة إنتاج دقة القياس عبر الجلسات.

1.3 المعدات والنماذج

• طابعة ثلاثية الأبعاد: نظام SLM، ليزر ألياف 200 واط، سمك طبقة 30 ميكرومتر
• آلة CNC: مركز تشغيل 5 محاور مع تعويض أداة أوتوماتيكي
• أدوات التشطيب: رأس طحن CBN، وسائط جلخ ماسية
• نموذج البيانات: نماذج الانحدار للتنبؤ بالانحراف، تم التحقق من صحتها من خلال تحليل التباين المتكرر القياس
• تم إدراج جميع المعلمات المستخدمة في خطوات التشغيل والتشطيب في الملحق أ لضمان إمكانية تكرار التجربة بالكامل.

2 النتائج والتحليل

2.1 الدقة الأبعاد

الجدول 1 يوضح متوسط الانحراف الأبعاد عبر الحالات الثلاث.
حافظت العينات الهجينة على انحراف أقل من ±0.015 مم, مقارنة بـ ±0.042 مم للأجزاء المضافة فقط. يتماشى هذا التحسن مع الدراسات التي تفيد بأن إعادة توزيع المواد أثناء التشغيل اللاحق يعوض تأثيرات تراكم الحرارة طبقة تلو الأخرى [1].

2.2 خشونة السطح

أدى التشطيب الهجين إلى تقليل Ra من متوسط 12.4 ميكرومتر إلى 1.8 ميكرومتر, كما هو موضح في الشكل 1. أزالت خطوة التشطيب الجسيمات المنصهرة جزئيًا وقللت من آثار الدرج.

2.3 كفاءة العملية

يشير تحليل وقت الدورة إلى انخفاض بنسبة 23٪ في إجمالي وقت المعالجة مقارنة بالتشغيل بالطرح التقليدي وحده. أظهرت سجلات حمل الأداة انخفاضًا بنسبة 9-12٪ في عزم دوران المغزل بسبب بدل التشغيل الأصغر المتبقي بعد التشكيل المسبق بالإضافة.

2.4 التفسير المقارن

يشير الرجوع إلى الأبحاث السابقة [2,3] إلى أن التحسن الأبعاد يتماشى مع التوقعات للتصنيع الهجين. ومع ذلك، فإن حجم تحسين جودة السطح أعلى مما تم الإبلاغ عنه سابقًا، ويرجع ذلك على الأرجح إلى التحكم المحسن في درجة الحرارة في المرحلة الإضافية.

3 المناقشة

3.1 تفسير النتائج

توضح النتائج أن سير العمل الهجين يعوض عن عدم الاستقرار الحراري النموذجي لاندماج مسحوق المعدن. يزيل بدل التشغيل المصمم في الهندسة المطبوعة بشكل فعال مناطق التشوه الناجمة عن الحرارة. يشير انخفاض حمل الأداة إلى تقليل الضغط الميكانيكي على حواف القطع، مما يساهم في استقرار وقت الدورة.

3.2 القيود

ركزت الدراسة على هندسة واحدة وسبيكة معدنية واحدة. قد تختلف النتائج مع الهياكل الداخلية الأكثر تعقيدًا أو المواد ذات سلوكيات معامل التمدد الحراري المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم نوع واحد فقط من أدوات التشطيب.

3.3 الآثار العملية

يمكن للصناعات التي تتطلب تكرارات سريعة - مثل الروبوتات ومكونات الفضاء والأجهزة الطبية المخصصة - الاستفادة من التصنيع الهجين لتحقيق الدقة دون سير عمل الطرح الكامل. يعتبر الانخفاض في وقت التشغيل ذا صلة خاصة بالطلبات المخصصة الصغيرة.

4 الخاتمة

يعمل النهج المتكامل الذي يجمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والتشغيل باستخدام الحاسب الآلي (CNC) وتشطيب السطح على تحسين الدقة الأبعاد واتساق السطح مع تقليل وقت الدورة. يعالج سير العمل التشوه الهندسي الناتج عن التصنيع بالإضافة ويدعم متطلبات التسامح الأكثر صرامة. قد يستكشف العمل المستقبلي مكونات متعددة المواد، ومسارات أدوات التشطيب التكيفية، وتحسين العملية المستندة إلى النموذج.