Izdelava orodja za preoblikovanje pločevine s 3D tiskom: od prototipa do proizvodnje

Izdelava kovin je ključnega pomena za vse sektorje gospodarstva. Zaradi svojih mehanskih lastnosti in dolgotrajne vzdržljivosti se kovinski deli uporabljajo v raznovrstnih aplikacijah, od gospodinjskih aparatov do gradbenih elementov in karoserij avtomobilov. Tradicionalne kovinske proizvodne tehnike vključujejo preoblikovanje, litje, ulivanje, spajanje in strojno obdelavo.

Preoblikovanje pločevine je danes najbolj stroškovno učinkovita metoda za množično izdelavo delov. Lahko je visoko avtomatizirana v tovarnah ali, na drugi strani spektra, ročno izvedena v kovinskih delavnicah za manjše serije. Gre za vsestranski, dosleden in kakovosten postopek za izdelavo natančnih kovinskih delov z minimalnim odpadnim materialom. Od kovinskih pločevink do zaščitnih ohišij za elektroniko — izdelki, ustvarjeni s preoblikovanjem pločevine, so del našega vsakdanjega življenja.

PRENESITE BELO KNJIGO

Kako deluje preoblikovanje pločevine?

Preoblikovanje pločevine vključuje postopke, kot so upogibanje, vrtenje, vlek ali raztezanje, pri katerih se uporabljajo orodja za vtiskovanje ali matrice. Oblikovanje se večinoma izvaja s stiskalnico, pri čemer se deli oblikujejo med dvema matricama.

Postopek oblikovanja pločevine je preprost:

  1. Iz zaloge kovine se izreže pločevina za izdelavo posameznih polizdelkov.
  2. Polizdelek se vstavi v oblikovalni stroj med dve orodji.
  3. S pomočjo visokih sil stroja zgornja matrica potisne pločevino okrog ujemajoče se spodnje matrice in jo upogne v želeno obliko.

Slabost postopka oblikovanja pločevine je, da zahteva veliko opreme. Potrebuje stroje in specializirana orodja, ki so odvisna od oblike dela. Orodje — znano tudi kot matrica ali kalup — je tisti del oblikovalnega stroja, ki dejansko upogne pločevino.

Proizvajalci običajno izdelajo svoje orodje iz kovine s CNC-obdelavo v lastni proizvodnji ali pa to nalogo zaupajo zunanjim izvajalcem. Ta začetna izdelava orodja je draga in povzroča dolge dobavne roke.

Zaradi napredka in inovacij industrije, ki uporabljajo kovinske komponente, potrebujejo vse bolj zapletene dele ter večjo prilagodljivost v postopkih izdelave. Ponovni premislek o tehnikah izdelave orodij je lahko ključna prednost.

3D-tiskana orodja za prototipiranje in manjše serije

Čeprav so veliki deli, kot so karoserijski paneli avtomobilov, povezani z zahtevnimi orodji, večina kovinskih delavnic proizvaja tudi najrazličnejše manjše enote, ki zahtevajo manjše sile upogiba. Zamenjava kovinskih orodij s plastičnimi deli, ki se tiskajo znotraj podjetja, omogoča hitrejši razvoj prototipov in nižje stroške proizvodnje.

S pomočjo 3D-tiskanja lahko inženirji izdelajo prototipe kovinskih delov in prilagajajo dizajn orodij ter pri tem ustvarjajo kompleksne geometrije z manjšo odvisnostjo do zunanjih ponudnikov. Profesionalni namizni tiskalniki so cenovno dostopni, enostavni za uporabo in jih je mogoče hitro prilagoditi potrebam.

Proizvajalci že uporabljajo polimerne smole na osnovi stereolitografije (SLA), da zamenjajo kovinske pritrdilne elemente in nadomestne dele v tovarnah. V procesih, kot sta brizganje plastike ali termoformiranje, je uporaba testnih kalupov iz plastike učinkovita praksa za preverjanje dizajna in reševanje izzivov DFM (design for manufacturability), preden se uporabi drage kovinske kalupe. Prihranki pri stroških materiala pri prehodu s kovine na plastiko so občutni.

SLA-tehnologija za 3D-tiskanje ima zanimive lastnosti za oblikovanje pločevine. Zaradi visoke natančnosti in gladke površine lahko SLA-tiskalniki izdelajo orodja z odlično poravnavo za bolj ponovljive rezultate. Zaradi raznolike knjižnice materialov z različnimi mehanskimi lastnostmi lahko izbira prave smole optimizira rezultate oblikovanja. SLA-smole so izotropne in precej stabilne pod obremenitvijo v primerjavi z drugimi 3D-tiskanimi materiali. Plastična orodja lahko tudi izločijo potrebo po poliranju, saj plastika ne pušča sledi na pločevini, kot jih kovina.

Mehanizem je podoben splošnemu postopku oblikovanja pločevine — razlika je v tem, da se zasnuje in natisne dvodelno orodje iz zgornje in spodnje matrice. Polizdelek se nato namesti med plastični orodji in oblikuje s pomočjo hidravlične stiskalnice ali drugega oblikovalnega stroja.

Ponovni premislek o izdelavi orodij

Ponovni razmislek o izdelavi orodij je učinkovit način za zmanjšanje stroškov v kovinski proizvodnji. Poleg prilagodljivosti, ki jo prinaša prototipiranje dragih orodij, so 3D-tiskane plastične matrice učinkovit in cenovno dostopen nadomestek za kovinska orodja. Za preoblikovanje pločevine ponujajo 3D-tiskana orodja številne možnosti uporabe — od upognjenih nosilcev do vtisnjenih delov, rešetk, zračnih odprtin in serijskih matric za hidravlične stiskalnice.

Za podrobnejši pregled kako izdelati kovinski zaščitni pokrov rezila s pomočjo 3D-tiskanih plastičnih matric si oglejte webinar ali prenesite strokovni dokument.

Vir: https://formlabs.com/eu/blog/sheet-metal-forming/