Od kilku lat pojawiło się wiele szumu wokół zalet wytwarzania przyrostowego. Wiele firm zainwestowało w maszyny i wypróbowało innowacyjny proces produkcyjny. Takie próby często wymagają kosztownego procesu uczenia się, ale obecnie coraz większy nacisk kładzie się na osiąganie możliwych do zweryfikowania sukcesów. Poniższe praktyczne zastosowania pokazują, że technologia zyskuje coraz bardziej na znaczeniu w środowisku produkcyjnym obróbki skrawaniem. Odwiedzający targi mogą spodziewać się pełnego spektrum procesów drukowania 3D w obszarze wytwarzania przyrostowego podczas METAV od 10 do 13 marca 2020 r.
Produkcja addytywna w praktyce
METAV 2020 pokazuje postępy w produktach i rozwiązaniach do drukowania 3D
Produkcja przyrostowa może być stosowana na wiele różnych sposobów. Przy cięciu metali uwagę zwraca przede wszystkim elastyczność zasilania smarem chłodzącym (CL). „W tym przypadku procesy toczenia z zastosowaniem mocowania chłodziwa lub przy użyciu wąskich narzędzi są stosowane w przypadkach, w których nie można zastosować konwencjonalnego chłodzenia wewnętrznego”, informuje dr Matthias Luik, szef działu badań i rozwoju w Paul Horn GmbH. Najnowszym produktem z komponentem do drukowania 3D od specjalistów od narzędzi z Tübingen jest dysk dystrybucyjny CL do narzędzia do rozwiercania. W produkcji addytywnej (AM) należy wziąć pod uwagę wiele szczególnych aspektów. „Późniejsza obróbka powierzchni funkcjonalnych oznacza, że należy utworzyć odpowiednie struktury do mocowania przedmiotów. Należy również wziąć pod uwagę naprężenie wewnętrzne, które prowadzi do odkształcenia elementów. W tym przypadku położenie elementów w obszarze roboczym jest czynnikiem decydującym”, mówi dr Luik.
Szeroki zakres potencjalnych zastosowań AM sprawi, że ekonomicznie opłacalne będzie wytwarzanie coraz większej liczby części w ten sposób w przyszłości, aby zaspokoić popyt. W wielu przypadkach hybrydowe metody konstrukcyjne, w których konwencjonalnie wytwarzane elementy są łączone z dodatkowymi komponentami, okażą się korzystne jako środki ograniczające obróbkę do minimum. Specjaliści od narzędzi z Tybingi będą prezentować swoje produkty na METAV i brać udział w dyskusjach ekspertów.
Specjaliści od narzędzi z Badenii-Wirtembergii oferują produkowane addytywnie tarcze chłodzące do swojego systemu rozwiercania. Zapewniają one niezawodną kontrolę wiórów i długą żywotność narzędzia. Zdjęcie: Horn / Sauermann
Technologia zerowego punktu mocowania do wytwarzania przyrostowego
Cały łańcuch procesu musi być brany pod uwagę, jeśli optymalne wyniki mają zostać osiągnięte dzięki AM. Konstrukcja nie jest już podyktowana metalowym blokiem materiału, ale funkcją elementu. „W obróbce chłodzenie narzędzi jest obecnie kluczowym aspektem” - wyjaśnia Jürgen Förster, członek zarządu AMF Andreas Maier GmbH & Co. KG z Fellbach. Druk 3D pozwala na wprowadzenie kanałów chłodzących blisko konturów, nawet w przypadku bardzo małych narzędzi do obróbki, odlewania lub formowania wtryskowego. Integracja zoptymalizowanych kanałów chłodzenia w narzędziach zapewnia szybsze chłodzenie obrabianych przedmiotów, a tym samym oszczędza ogromną ilość czasu.
Szczegółowy widok zamocowania elementu chłodzącego wydrukowanego w 3D. Zapewnia to zoptymalizowany przepływ do krawędzi skrawającej. Zdjęcie: Horn / Sauermann
W dziedzinie maszyn i technologii innowacje napędzają produkcję przyrostową, podobnie jak sieci składające się z wielu różnych firm, użytkowników i instytutów badawczych, które gromadzą swoją wiedzę. „Produkcja seryjna i całościowe podejście do procesu odgrywają kluczową rolę”, informuje Förster. „W tym miejscu zaczęliśmy komunikować się otwarcie od wczesnego etapu w celu optymalizacji i standaryzacji różnych etapów procesu pod względem technologii mocowania. Nasz system mocowania punktu zerowego oferuje najlepszy jednolity interfejs zarówno dla procesu drukowania, jak i pełnego etapu obróbki końcowej”.
Uważa, że w przyszłości metalowy druk 3D szybko się rozwinie. Faza „prób i błędów” ustępuje teraz pragnieniu niezawodności i automatyzacji procesów. „Jako dostawca rozwiązań oferujemy już produkty gotowe do serii, które optymalizują cały proces i sprawiają, że jest on bardziej ekonomiczny”, mówi Förster. Będą one pokazywane na METAV 2020 w Düsseldorfie.
W przypadku technologii mocowania pod druk 3D obowiązują specjalne wymagania - w tym wysokie temperatury. Moduły mocujące punktu zerowego AMF, które są specjalnie przystosowane do wytwarzania przyrostowego, spełniają te warunki, a także przyspieszają proces instalacji. Zdjęcie: AMF
Skoncentruj się na digitalizacji i materiałach w przyszłości
W ostatnich latach przemysł coraz bardziej koncentruje się na podnoszeniu poziomów wydajności procesów addytywnych. Nacisk został teraz przesunięty na stabilność procesu i powtarzalność. „Z tego powodu obserwacja procesu stała się kluczowym czynnikiem. W szczególności spójność formatów danych między etapami procesu poprzedzającego i późniejszego procesu staje się coraz ważniejsza”, mówi Sebastian Bremen, ekspert w dziedzinie drukowania 3D w Fraunhofer ILT i profesor Produkcja przyrostowa na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Aachen. „Projekty badawcze IDEA i IDAM opracowują takie łańcuchy procesowe dla inżynierii maszyn wirnikowych i przemysłu motoryzacyjnego z wiodącymi partnerami z branży i należy o tym wspomnieć”.
Obecnie tylko kilka materiałów stalowych można przetwarzać dodatkowo. W szczególności stal wysokowęglowa prowadzi do pękania z powodu szybkiego chłodzenia i szybkości zestalania w procesach addytywnych, takich jak laserowa fuzja złoża proszku (LPBF). Z tego powodu łatwiej jest przetwarzać stal austenityczną i martenzytyczną. Materiały te są wykorzystywane na przykład do produkcji oprawek z inteligentnym doprowadzaniem smaru chłodzącego. „Badania mają na celu zarówno identyfikację stali o wysokiej wytrzymałości do procesu addytywnego, jak i udostępnienie odpowiednich materiałów do cięcia, takich jak węglik wolframu-kobalt (TC-CO)”, wyjaśnia Bremen. Na przykład projekt AiF AddSchneid przyjmuje interesujące podejście: w procesie LPBF stosuje się emiter bliskiej podczerwieni, aby ogrzać komponent do 800° C w celu uniknięcia pękania. Celem jest bezpośrednia produkcja dopasowanych do konturów narzędzi skrawających do obróbki ze zintegrowanymi strukturami doprowadzającymi smar.
„Myślę, że ciągła digitalizacja całego łańcucha procesów, integracja czujników do obserwacji procesu i poprawy stabilności procesu, a także sztuczna inteligencja do oceny danych będą coraz ważniejsze”, przewiduje profesor Bremen. „Ponadto należy opracować materiały, które skorzystają z szybkiego chłodzenia i szybkości zestalania w procesach addytywnych. Pomoże to poszerzyć spektrum zastosowań procesów drukowania 3D”.
Ekspozycja na czas przekładni planetarnej podczas procesu formowania. Element buduje się warstwa po warstwie w metalowym złożu proszkowym za pomocą lasera. Zdjęcie: Fraunhofer ILT, Aachen
Nowe materiały otwierają nieograniczone możliwości
Prawie żadna inna technologia produkcji nie uległa tak szybkiemu rozwojowi w ciągu ostatnich pięciu lat jak AM. Rozwój zaobserwowano nie tylko w samym procesie, ale także w powiązanych umiejętnościach projektowych, modelach obliczeniowych i narzędziach analitycznych. W przeszłości powierzchnie musiały być gruntownie przerabiane, ale dziś można to zminimalizować lub całkowicie zrezygnować. Wystawca METAV, Iscar, od wielu lat dostarcza klientom dodatkowe narzędzia. Techniki drukowania 3D są stosowane, gdy wytwarzanie metodami tradycyjnymi jest trudne lub niemożliwe. „Nasza nowa kampania produktowa obejmuje szereg narzędzi, które nigdy wcześniej nie były dostępne na rynku”, informuje Erich Timons, CTO i członek zarządu Iscar Germany GmbH w Ettlingen. „Należą do nich narzędzia o bardzo małych średnicach. Gdy trzeba produkować narzędzia z wkładkami z wewnętrznymi kanałami chłodziwa, konwencjonalne metody szybko osiągają granice możliwości.” Uważa, że drukowanie 3D jest jeszcze w powijakach. „W przyszłości nacisk zostanie położony na stosowanie nowych materiałów addytywnych” - mówi Timons. „Obejmuje to produkcję przyrostową metali twardych i materiałów hybrydowych. Obecnie istnieje ogromny potencjał, ponieważ można łączyć całkowicie różne właściwości materiałów”.
Opracowanie: daxTR
.jpg)
METAV 2020 w Düsseldorfie
METAV 2020 - 21. Międzynarodowe Targi Technologii Obróbki Metalu prezentują pełne spektrum technologii produkcji. Nacisk kładziony jest na obrabiarki, systemy produkcyjne, precyzyjne narzędzia, zautomatyzowane przepływy materiałów, technologię komputerową, elektronikę przemysłową i akcesoria. Dodano do tego nowe tematy, takie jak formowanie, medycyna, produkcja przyrostowa i jakość. Są one mocno osadzone w tak zwanych obszarach w programie wystawienniczym METAV, każdy z własną nomenklaturą. Grupa docelowa odwiedzających METAV obejmuje wszystkie gałęzie przemysłu przetwarzającego metale, w szczególności inżynierię mechaniczną i instalacje, przemysł motoryzacyjny i dostawczy, sektor lotniczy, przemysł elektryczny, energetykę i technologię medyczną, wytwarzanie narzędzi i form, a także obróbkę metali i handel.
