Proizvodni pripomočki, kot so šablone in vpenjala, so ključnega pomena pri obdelavi kovin za zagotavljanje natančnosti, ponovljivosti in učinkovitosti. Toda izdelava šablon in napeljav s tradicionalnimi metodami je časovno in finančno potratna, šablone pa so omejene na striktno geometrijo. Red Oak Fabrication je strojna delavnica v jugozahodni Iowi, ki uporablja stereolitografsko (SLA) 3D tiskanje za izdelavo šablon po meri; za desetino cene in časa CNC obdelave, ter v zapletenih geometrijah in organskih oblikah.
Red Oak Fabrication proizvaja izdelke iz jekla, nerjavnega jekla in aluminija. Specializirani so za natančno plazemsko, lasersko in vodno rezanje, CNC operacije, peskanje, prašno lakiranje, oblikovanje pločevine in napredno robotsko varjenje. Velik del njihove dejavnosti predstavlja varjenje, predvsem MIG varjenje, s 15 ročnimi varilnimi postajami in tremi avtomatiziranimi robotskimi varilnimi celicami.
Pred 3D-tiskanjem je Red Oak Fabrication imel dve interni metodi za izdelavo varilnih šablon:
- Montaža pločevinastih delov skupaj: enostavno in ugodno, a nenatančno.
- CNC obdelava za izdelavo visokokakovostnih kovinskih šablon, vendar z visokimi stroški in dolgimi dobavnimi roki.
Zaradi tega so izgubili mala in srednja naročila, ki so zahtevala hitrejše preobrate. Da bi odpravili to vrzel, so v svoj delotok uvedli 3D-tiskalnik Form 3L SLA za 3D-tiskanje natančnih in robustnih šablon in vpenjal, z do 90 % nižjimi stroški in časom v primerjavi s prejšnjimi metodami.
Doseganje organskih oblik in kompleksnih geometrij
CNC obdelava lahko omeji geometrije šablon, ki jih je mogoče izdelati. Nasprotno pa je organske geometrije enostavno doseči s 3D tiskanjem. 3D-tiskanje SLA je mogoče uporabiti za ustvarjanje zapletenih notranjih elementov, kot so kanali, negativne geometrije in votle strukture, ter omogoča ustvarjanje natančnih, zapletenih modelov z debelino sten okoli 2-3 mm. Poleg tega je SLA optimalen za fine podrobnosti in gladke površine, kar lahko izboljša zmogljivost in zmanjša stroške.
Geometrija šablone na sliki je zapletena z organsko obliko, ki bi jo bilo težko obdelati s CNC obdelavo. Ta šablona je opravila na tisoče zvarov in še vedno deluje, čeprav se je njena barva sčasoma spremenila iz bele v črno zaradi bližine zvara.
Priprave za 3D tiskanje
Čas, potreben za načrtovanje in obdelavo šablone, traja enako dolgo, ne glede na to, koliko delov bo izdelanih z njo. Pri Red Oak Fabrication bi izdelava šablon za mala do srednja dela trajala enako dolgo in stala enako veliko kot za velika dela.
Vendar pa je podjetje Red Oak Fabrication s 3D-tiskanjem ugotovilo, da lahko prihrani skoraj 90 % stroškov in skrajša čas preobrata proizvodnje šablon z mesecev na dneve. Poleg tega; če bi bile potrebne spremembe dizajna, bi jih bilo mogoče enostavno implementirati in natisniti, brez izgube časa in z minimalnimi stroški.
Material, ki izpolnjuje proizvodne zahteve: Rigid 10K Resin
Varjenje običajno doseže temperature nekaj tisoč stopinj Celzija, kar je zahtevno okolje za polimerna orodja. Zato se je ekipa odločila za tiskanje z Rigid 10K Resin – trdim in s steklom polnjenim materialom, ki ponuja temperaturo toplotnega upogiba (HDT) 238 °C pri 0,45 MPa. Ker šablone niso v neposrednem stiku z zvarom in je čas obdelave le približno 10 sekund, se orodja ne segrejejo preveč. Na belem materialu se pojavi nekaj črnine, vendar to ne vpliva na delovanje. V primeru, da se šablona pokvari, lahko zamenjavo ponovno natisnejo že v nekaj urah.
Specifikacije materiala Rigid 10K Resin
Šablona z ravno roko je izdelana iz dveh majhnih 3D natisnjenih delov, nameščenih na jekleno ploščo. Geometrija je kompleksna, z organskimi oblikami, ki bi jih bilo težko obdelati. Poleg tega je ekipa potrebovala orodje v enem dnevu. Po izvedbi približno 2000 zvarov na šabloni je še vedno funkcionalna, čeprav je nekaj zvarov po nesreči padlo na šablono, kar je povzročilo sledi.
90 % varjenja je opravljenega z jeklom ter nekaj aluminija in nerjavnega jekla. V nasprotju s kovinskimi pripravami se varilni BB-ji – kosi tekoče kovine, oblikovani iz poškropljene staljene kovine – ne držijo 3D-natisnjenih plastičnih šablon, kar pomeni, da 3D-natisnjenih šablon ni treba čistiti.
Zaščitni čepi pred (levo) in po (desno) uporabi. Namestijo se v jekleno polovično spojko z magneti za zaščito notranjega navoja, medtem ko se nanj vari cev. Zaščitni čepi preprečujejo, da bi zvar in žlindra zašli v polovično sklopko in uničili navoj. Po izvedbi približno 3000 zvarov na tej šabloni še vedno delujejo.
*Opomba: Za postopke varjenja z nizko temperaturo, kot je ultrazvočno varjenje ali točkovno varjenje, lahko šablone natisnete s SLS 3D-tiskalniki serije Fuse Series in materialom Nylon 12 Powder.
Želite brezplačni vzorec natisnjen s Formlabs Rigid 10K Resin?
Za več informacij o Formlabs ponudbi, lahko obiščete našo spletno stran. Ali pa nas kontaktirajte na info@ib-caddy.si ali telefonsko številko 01 566 12 55.