Proizvedeni metalni predmeti nastaju livenjem, kovanjem ili mašinskom obradom, ponekad stvarajući otpad. Proizvodnja oblika što sličnijeg gotovom proizvodu (eng. Near net shape manufacturing) ima za cilj proizvodnju predmeta ili dijela što je bliže moguće njegovom konačnom obliku, smanjujući otpad, omogućavajući uštedu vremena i novca i stvaranje manjeg utjecaja na okoliš kroz smanjene zahtjeve za energijom i resursima.

Slika 1 – Dobar dizajn uzorka kod tradicionalnog livenja u pijesak može smanjiti otpad.

Šta je Near net shape proizvodnja?

Near net shape proizvodnja je praksa planiranja vašeg proizvodnog procesa kako bi se objekat napravio što bliže njegovom konačnom obliku, smanjujući vrijeme potrebno za proizvodnju gotovog proizvoda.

Šta je livenje?

Slika 2 – Livenje uključuje izlijevanje vrućeg metala u unaprijed oblikovane kalupe kako bi se formirao oblik proizvoda koji je blizak konačnom

Livenje je obično prvi korak u Near net shape proizvodnji. Livenje uključuje izlijevanje vrućeg metala u unaprijed oblikovane kalupe kako bi se formirao proizvod koji je blizu konačnog oblika. Većina livnica koristi livenje u pijesak za izradu metalnih odlivaka. Livenje u pijesak koristi pješčane kalupe za oblikovanje predmeta od vrućeg metala. Prvi put je korišteno oko 1300. godine nove ere za vrijeme dinastije Shang, najranije vladajuće dinastije u Kini.

Investiciono livenje (ponekad se naziva precizno ili livenje u izgubljenom vosku) stvara manje otpada od livenja u pesak, proizvodeći predmete oblika bližem gotovom proizvodu. Investiciono livenje je nastalo prije 6000 godina i historijski se koristilo za stvaranje složenih skulptura i nakita. Iako čini proizvode u obliku koji je bliži konačnom obliku od livenja u pijesak, investiciono livenje je složeniji, radno intenzivan proces, koji može rezultovati većim ukupnim troškovima proizvodnje, ovisno o projektu.

Šta je skupljanje odlivaka?

Isti princip koji ste naučili u srednjoj školi iz fizike – toplota širi, hladnoća skuplja – također se primjenjuje na proizvodnju metala. Metal se širi kada se zagrijava i skuplja kada se hladi, što je proces poznat kao termička ekspanzija.

Efekti termičkog širenja tokom procesa livenja mogu rezultovati defektnim proizvodima, kao što su šupljine nastale uslijed skupljanja odlivaka. Livnice koriste sisteme za hranjenje, rezervoare ekstra rastopljenog metala ugrađene u kalup za livenje, kako bi se smanjilo skupljanje i sprečilo stvaranje šupljina unutar odlivaka za hlađenje. Izolirani materijal, poznat kao “vrući preljev” pomaže u održavanju materijala za hranjenje toplim dok se metal u odlivku stvrdnjava. Ovi sistemi za hranjenje se moraju ukloniti iz konačnog proizvoda, što rezultuje stvaranjem metalnog otpada.

Koliko je dozvoljeno skupljanje odlivaka

Metali različito reaguju na termičko širenje u zavisnosti od njihovih elemenata i sastava, ali na skupljanje može uticati i dizajn liva. Ovo su tipična dopuštenja na skupljanje tokom procesa livenja:

Izbor metala stoga može uticati na oblik metalnog objekta koji se koristi za dobijanje gotovog proizvoda.

Slika 3 – Mašinska obrada je proces oblikovanja metalnih predmeta uklanjanjem viška materija

Šta je mašinska obrada?

Mašinska obrada je proces struganja, rezanja, brušenja, bušenja ili provlačenja metalnog proizvoda u konačni oblik. Poput klesanja kamena ili rezbarenja drveta, obrada oblikuje metal uklanjanjem viška materijala. Proizvodnja gotovog oblika obično počinje livenjem, jer bi obrada metalnog oblika od nule stvorila previše otpada da bi bila praktična. Mašinska obrada je važan završni korak u proizvodnji metalnih proizvoda, koji osigurava da konačni proizvod bude gladak, fino oblikovan i spreman da ispuni svrhu. Near net shape proizvodnja ima za cilj što manje obrade.

Slika 4 – Fotografija Jonnyja Giosa. Kovanje je tehnika oblikovanja metala koja se oslanja na pritisak i silu

Šta je kovanje?

Kovanjem se metal oblikuje pritiskom koristeći udaranje čekićem, stiskanje ili valjanje. Metode kovanja mogu uključivati ​​i toplo i hladno kovanje. Možda je najbolji primjer kovanja klasična slika staromodnog kovača koji čekićem i klještima izbija vruću potkovicu iz nakovnja. Danas se većina kovanja vrši u industrijskom obimu pomoću ogromnih mašina – presa. Industrijsko kovanje zahtijeva mašinsku obradu da bi postupak bio gotov, ali se radi na razvoju mašina za kovanje koje mogu oblikovati i isporučiti proizvod blizak gotovom, smanjujući ili čak eliminišući potrebu za mašinskom obradom. Metode kovanja uključuju valjanje, presovanje, otvoreno i zatvoreno kovanje i precizno kovanje. Zavarivanje trenjem (eng. Friction welding) je još jedna tehnika kovanja koja koristi kretanje i toplotu uzrokovanu silom za proizvodnju kovanih metalnih spojeva.

Slika 5 – Metalna komponenta stvorena aditivnom proizvodnjom. Aditivna Proizvodnja igra sve veću ulogu u transportnom, svemirskom i energetskom sektoru

Šta je 3D printanje?

3D printanje je obećavajuća nova Near net tehnologija. Industrijsko 3D printanje naziva se aditivnom proizvodnjom (ili proizvodnjom aditivnog sloja). Aditivna proizvodnja koristi kompjuter za usmjeravanje slojeva materijala kako bi se precizno proizveo unaprijed dizajnirani objekat sa vrlo malo otpada. Materijali se nanose sloj po sloj kako bi se proizveli detaljni sastavni dijelovi i proizvodi. Aditivna proizvodnja je dovoljno fleksibilna da omogući prilagodljive komponente i proizvode, uključujući prilagođene dijelove za individualne slušne aparate i personalizovane cipele. Aditivna proizvodnja igra sve veću ulogu u kreiranju dijelova po narudžbi i komponenti za sektore transporta, vazduhoplovstva i energetike.

Tekst https://www.reliance-foundry.com/blog/near-net-shape-manufacturing preveden je sa Reliance Foundry.