1 Onderzoeksmethode

1.1 Ontwerp Framework

De workflow was zo gestructureerd dat de bijdrage van elke productiefase - additieve vormgeving, CNC-bewerking en afwerking - werd geïsoleerd. Een cilindrisch testcomponent met getrapte schouders en interne kanalen werd geselecteerd om de gevoeligheid voor geometrische afwijkingen te garanderen. Alle productieparameters werden constant gehouden in herhaalde tests om de reproduceerbaarheid te garanderen.

1.2 Gegevensbronnen

Dimensionale en oppervlaktegegevens werden verkregen van 30 monsters die onder identieke procesinstellingen werden geproduceerd. Metingen werden uitgevoerd met een coördinatenmeetmachine (CMM), een laserconfocale microscoop en proces-ingebedde sensoren die temperatuur en spilbelasting registreerden. De selectie van deze apparaten was gebaseerd op hun eenvoudige kalibratie en het vermogen om meetnauwkeurigheid over sessies te reproduceren.

1.3 Apparatuur en Modellen

• 3D-printer:SLM-systeem, 200 W fiberlaser, 30 µm laagdikte
• CNC-machine:5-assig bewerkingscentrum met automatische gereedschapcompensatie
• Afwerkingstools:CBN-freeskop, diamant schuurmiddel
• Gegevensmodel:Regressiemodellen voor afwijkingsvoorspelling, gevalideerd door middel van herhaalde-metingen ANOVA
• Alle parameters die in de bewerkings- en afwerkingsstappen worden gebruikt, staan vermeld in bijlage A om volledige experimentele reproduceerbaarheid te garanderen.

2 Resultaten en Analyse

2.1 Dimensionale Nauwkeurigheid

Tabel 1 toont de gemiddelde dimensionale afwijking over de drie condities.
Hybride monsters behielden een afwijking onder ±0,015 mm, vergeleken met ±0,042 mm voor additieve-alleen onderdelen. Deze verbetering sluit aan bij studies die rapporteren dat materiaalherverdeling tijdens nabewerking de laag-gewijze warmteaccumulatie-effecten compenseert [1].

2.2 Oppervlakte Ruwheid

Hybride afwerking verminderde Ra van een gemiddelde van 12,4 µm naar 1,8 µm, zoals samengevat in Figuur 1. De afwerkingsstap elimineerde gedeeltelijk gesmolten deeltjes en verminderde trapvormige artefacten.

2.3 Proces Efficiëntie

Cyclusanalyse geeft een vermindering van 23% in de totale verwerkingstijd aan in vergelijking met conventionele subtractieve bewerking alleen. Gereedschapsbelastingslogs toonden een afname van 9–12% in spilkoppel als gevolg van de kleinere bewerkingsmarge die overbleef na additieve voorvorming.

2.4 Vergelijkende Interpretatie

Kruisverwijzing met eerder onderzoek [2,3] toont aan dat de dimensionale verbetering overeenkomt met de verwachtingen voor hybride productie. De omvang van de verbetering van de oppervlaktekwaliteit is echter hoger dan eerder gerapporteerd, waarschijnlijk als gevolg van verfijnde temperatuurregeling in de additieve fase.

3 Discussie

3.1 Interpretatie van Bevindingen

De resultaten tonen aan dat hybride workflows de thermische instabiliteit die typisch is voor metaalpoederfusie compenseren. De bewerkingsmarge die in de geprinte geometrie is ontworpen, verwijdert effectief door warmte geïnduceerde vervormingszones. Lagere gereedschapsbelasting suggereert verminderde mechanische spanning op snijkanten, wat bijdraagt aan de stabiliteit van de cyclustijd.

3.2 Beperkingen

De studie richtte zich op een enkele geometrie en metaallegering. Resultaten kunnen variëren met complexere interne structuren of materialen met verschillende coëfficiënten van thermische uitzetting. Bovendien werd slechts één type afwerkingstool geëvalueerd.

3.3 Praktische Implicaties

Industrieën die snelle iteraties vereisen - zoals robotica, ruimtevaartcomponenten en op maat gemaakte medische apparaten - kunnen profiteren van hybride productie om precisie te bereiken zonder volledige subtractieve workflows. De vermindering van de bewerkingstijd is met name relevant voor kleine batch-bestellingen op maat.

4 Conclusie

De geïntegreerde aanpak die 3D-printen, CNC-bewerking en oppervlakteafwerking combineert, verbetert de dimensionale nauwkeurigheid en oppervlakteconsistentie en vermindert tegelijkertijd de cyclustijd. De workflow pakt geometrische vervorming veroorzaakt door additieve productie aan en ondersteunt strakkere tolerantie-eisen. Toekomstig werk kan multi-materiaal componenten, adaptieve afwerkingsgereedschapspaden en modelgestuurde procesoptimalisatie onderzoeken.