ಉಪಕರಣ ದುರಸ್ತಿಗಾಗಿ ವ್ಯವಕಲನ vs ಹೈಬ್ರಿಡ್ CNC-AM

PFT, ಶೆನ್ಜೆನ್

ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವ್ಯವಕಲನ CNC ಯಂತ್ರದ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವವನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉಪಕರಣ ದುರಸ್ತಿಗಾಗಿ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಹೈಬ್ರಿಡ್ CNC-ಸಂಯೋಜಿತ ಉತ್ಪಾದನೆ (AM) ನೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುತ್ತದೆ. ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಸ್ಟ್ಯಾಂಪಿಂಗ್ ಡೈಗಳ ಮೇಲಿನ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮಾಪನಗಳನ್ನು (ದುರಸ್ತಿ ಸಮಯ, ವಸ್ತು ಬಳಕೆ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ) ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಹೈಬ್ರಿಡ್ ವಿಧಾನಗಳು ವ್ಯವಕಲನ-ಮಾತ್ರ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ವಸ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯವನ್ನು 28–42% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದುರಸ್ತಿ ಚಕ್ರಗಳನ್ನು 15–30% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಹೈಬ್ರಿಡ್-ದುರಸ್ತಿ ಮಾಡಿದ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು (ಮೂಲ ಉಪಕರಣದ ≥98%) ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಮಿತಿಯು AM ಶೇಖರಣೆಗಾಗಿ ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯ ನಿರ್ಬಂಧಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಸುಸ್ಥಿರ ಉಪಕರಣ ನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾದ ತಂತ್ರವಾಗಿ ಹೈಬ್ರಿಡ್ CNC-AM ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.

೧ ಪರಿಚಯ

ಉಪಕರಣಗಳ ಅವನತಿಗೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳಿಗೆ ವಾರ್ಷಿಕವಾಗಿ $240B ವೆಚ್ಚವಾಗುತ್ತದೆ (NIST, 2024). ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವ್ಯವಕಲನ CNC ದುರಸ್ತಿಯು ಮಿಲ್ಲಿಂಗ್/ಗ್ರೈಂಡಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಭಾಗಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ, ಆಗಾಗ್ಗೆ ಉಳಿಸಬಹುದಾದ ವಸ್ತುಗಳ 60% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತ್ಯಜಿಸುತ್ತದೆ. ಹೈಬ್ರಿಡ್ CNC-AM ಏಕೀಕರಣ (ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಉಪಕರಣಗಳ ಮೇಲೆ ನೇರ ಶಕ್ತಿಯ ಶೇಖರಣೆ) ಸಂಪನ್ಮೂಲ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮೌಲ್ಯೀಕರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯದ ಉಪಕರಣಗಳ ದುರಸ್ತಿಗಾಗಿ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವ್ಯವಕಲನ ವಿಧಾನಗಳ ವಿರುದ್ಧ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಕೆಲಸದ ಹರಿವುಗಳ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.

2 ವಿಧಾನಶಾಸ್ತ್ರ

೨.೧ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವಿನ್ಯಾಸ

ಐದು ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ H13 ಸ್ಟೀಲ್ ಸ್ಟಾಂಪಿಂಗ್ ಡೈಗಳು (ಆಯಾಮಗಳು: 300×150×80mm) ಎರಡು ದುರಸ್ತಿ ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್‌ಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾದವು:

• ಗುಂಪು ಎ (ವ್ಯವಕಲನ):
  - 5-ಅಕ್ಷದ ಮಿಲ್ಲಿಂಗ್ (DMG MORI DMU 80) ಮೂಲಕ ಹಾನಿ ತೆಗೆಯುವಿಕೆ
  - ವೆಲ್ಡಿಂಗ್ ಫಿಲ್ಲರ್ ಶೇಖರಣೆ (GTAW)
  - ಮೂಲ CAD ಗೆ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಮುಗಿಸಿ

• ಗುಂಪು ಬಿ (ಹೈಬ್ರಿಡ್):
  - ಕನಿಷ್ಠ ದೋಷ ನಿವಾರಣೆ (<1mm ಆಳ)
  - ಮೆಲ್ಟಿಯೊ M450 (316L ವೈರ್) ಬಳಸಿ DED ದುರಸ್ತಿ
  - ಅಡಾಪ್ಟಿವ್ ಸಿಎನ್‌ಸಿ ರೀಮ್ಯಾಚಿಂಗ್ (ಸೀಮೆನ್ಸ್ ಎನ್‌ಎಕ್ಸ್ ಸಿಎಎಂ)

2.2 ಡೇಟಾ ಸ್ವಾಧೀನ

• ವಸ್ತು ದಕ್ಷತೆ: ದುರಸ್ತಿಗೆ ಮುನ್ನ/ನಂತರದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮಾಪನಗಳು (ಮೆಟ್ಲರ್ XS205)

• ಸಮಯ ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್: IoT ಸಂವೇದಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ (ToolConnect)

• ಯಾಂತ್ರಿಕ ಪರೀಕ್ಷೆ:
  - ಗಡಸುತನ ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ (ಬ್ಯೂಹ್ಲರ್ ಇಂಡೆಂಟಾಮೆಟ್ 1100)
  - ದುರಸ್ತಿ ಮಾಡಿದ ವಲಯಗಳಿಂದ ಕರ್ಷಕ ಮಾದರಿಗಳು (ASTM E8/E8M).

3 ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

೩.೧ ಸಂಪನ್ಮೂಲ ಬಳಕೆ

ಕೋಷ್ಟಕ 1: ದುರಸ್ತಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮಾಪನಗಳ ಹೋಲಿಕೆ

3.2 ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಮಗ್ರತೆ

ಹೈಬ್ರಿಡ್-ರಿಪೇರಿ ಮಾಡಿದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ:

• ಸ್ಥಿರವಾದ ಗಡಸುತನ (52–54 HRC vs. ಮೂಲ 53 HRC)

• ಅಂತಿಮ ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿ: 1,890 MPa (±25 MPa) – ಮೂಲ ವಸ್ತುವಿನ 98.4%

• ಆಯಾಸ ಪರೀಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಡಿಲೀಮಿನೇಷನ್ ಇಲ್ಲ (80% ಇಳುವರಿ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ 10⁶ ಚಕ್ರಗಳು)

ಚಿತ್ರ 1: ಹೈಬ್ರಿಡ್ ರಿಪೇರಿ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆ (SEM 500×)
ಗಮನಿಸಿ: ಸಮ್ಮಿಳನ ಗಡಿಯಲ್ಲಿ ಸಮನಾದ ಧಾನ್ಯ ರಚನೆಯು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

4 ಚರ್ಚೆ

4.1 ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಪರಿಣಾಮಗಳು

ಬೃಹತ್ ವಸ್ತುಗಳ ತೆಗೆಯುವಿಕೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದರಿಂದ 28.9% ಸಮಯ ಕಡಿತ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯು ಇವುಗಳಿಗೆ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ:

• ಸ್ಥಗಿತಗೊಂಡಿರುವ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳ ಸ್ಟಾಕ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಲೆಗಸಿ ಉಪಕರಣಗಳು

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯ ಜ್ಯಾಮಿತಿಗಳು (ಉದಾ., ಕನ್ಫಾರ್ಮಲ್ ಕೂಲಿಂಗ್ ಚಾನಲ್‌ಗಳು)

• ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದ ದುರಸ್ತಿ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು

೪.೨ ತಾಂತ್ರಿಕ ನಿರ್ಬಂಧಗಳು

ಗಮನಿಸಿದ ಮಿತಿಗಳು:

• ಗರಿಷ್ಠ ಶೇಖರಣಾ ಕೋನ: ಸಮತಲದಿಂದ 45° (ಓವರ್‌ಹ್ಯಾಂಗ್ ದೋಷಗಳನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ)

• DED ಪದರದ ದಪ್ಪ ವ್ಯತ್ಯಾಸ: ±0.12mm ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಪರಿಕರ ಮಾರ್ಗಗಳ ಅಗತ್ಯವಿದೆ

• ಏರೋಸ್ಪೇಸ್-ದರ್ಜೆಯ ಪರಿಕರಗಳಿಗೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರದ HIP ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯ.

5 ತೀರ್ಮಾನ

ಹೈಬ್ರಿಡ್ CNC-AM ಉಪಕರಣ ದುರಸ್ತಿ ಸಂಪನ್ಮೂಲ ಬಳಕೆಯನ್ನು 23–42% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವ್ಯವಕಲನ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಮಾನತೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಮಧ್ಯಮ ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಅನುಷ್ಠಾನವನ್ನು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಉಳಿತಾಯವು AM ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಸಮರ್ಥಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಉಪಕರಣ ಉಕ್ಕುಗಳಿಗೆ (>60 HRC) ಠೇವಣಿ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.