Potrzebujesz niestandardowego narzędzia do prasy krawędziowej

W normalnych okolicznościach Olson zamówiłby niestandardowy przebijak i zestaw matryc. Nie stanowiłoby to problemu dla dużego zamówienia, ale ten wymagał tylko kilkuset części. Naprawdę nie mógł usprawiedliwić niestandardowego narzędzia.

A może on? Narzędzie oczywiście nie mogło być precyzyjnie wykonane ze stali narzędziowej. Ale czy to musi być metal? Czy może to być żywica lub tworzywo termoplastyczne? W końcu, narzędzia z prasą z uretanu są używane od lat w niektórych zastosowaniach o krytycznym znaczeniu dla powierzchni. Dlaczego nie można wydrukować niestandardowego narzędzia hamulcowego?

Potencjał plastiku

Kiedy kierownik zakładu produkcji widzi trójwymiarową maszynę drukarską, drukuje część z tworzywa sztucznego, warstwa po warstwie, przychodzą na myśl niezliczone aplikacje. Co powiesz na oprawę poka-yoke w montażu? Oprawa do trzymania nieparzystej sztuki do kontroli? Być może specjalne zderzakowe palce na prasie krawędziowej do pomiaru trudnych geometrii?

Wszystkie te zastosowania wymagają uprzedniego rozważenia, ale drukowane komponenty nie są narażone na ogromny stres. Oczywiście nie z narzędziem do prasy krawędziowej. Jak wskazywały źródła, opracowanie narzędzia z technologią addytywną wymaga czegoś więcej niż tylko wybrania materiału i uderzenia druku.

Jednym wielkim problemem jest wybór metody drukowania. Jedna powszechna metoda obejmuje wytwarzanie stopionego filamentu (FFF), proces dodatku do wytłaczania materiału znany również pod zastrzeżonymi nazwami Fused Deposition Modeling (FDM od Stratasys) i innych. W tym procesie głowica drukująca osadza podgrzany materiał, podobnie jak termoplast, warstwa po warstwie.

Inne metody należą do kategorii zwanej fotopolimeryzacją kadziową. W tych procesach światło wchodzi w interakcję z umywalką z ciekłą żywicą, a odsłonięte obszary żywicy są przekształcane w stałą część. Procesy takie jak aparatura stereolitograficzna (SLA), cyfrowe przetwarzanie światła (DLP) i cyfrowa synteza światła (DLS) podchodzą do procesu w inny sposób, ale wszystkie należą do tej kategorii.

Od lat firma stosuje technologię druku 3D w swoich własnych produktach. Jeśli zobaczysz plastikową część ostatnio zakupionego systemu mocowania Wilson, istnieje duża szansa, że ​​komponent pochodzi z drukarki 3D w fabryce Wilsona. "Mamy teraz około 25 numerów części, które są teraz uruchamiane w procesach addytywnych" - powiedział Rogers. "Mamy kolejne 80 numerów części, które mają być uruchamiane w procesach addytywnych w niedalekiej przyszłości." Te części nie mają dużych wolumenów produkcji , a konstrukcja niektórych może się często zmieniać. Druk po prostu pozbywa się kosztów obróbki narzędzi z tworzyw sztucznych lub form wtryskowych. "A jeśli musimy zmienić projekt, nie musimy się martwić o oprzyrządowanie" - powiedział Rogers. "Wszystko, czego potrzeba, to ECR [prośba o zmianę techniczną], i jesteśmy gotowi do pracy".

Dzięki wewnętrznym drukarkom 3-D, dział R & D Wilsona od dawna eksperymentował z przyrządami, osprzętem i pracą. Wiele firmowych wydarzeń kaizen zakończyło się prośbą o wydrukowane urządzenie poka-yoke. Przez lata inżynierowie przeprowadzali eksperymenty, drukując różne narzędzia, aby zobaczyć, jak wytrzymają pod presją. W ciągu ostatnich kilku lat prace w zakresie R & D rozpoczęły się na dobre, a wszystkie te testy doprowadziły do ​​uruchomienia działu dodatków w firmie w październiku 2018 roku.

Dział oferuje dwie usługi: drukowane narzędzia do prasy krawędziowej i drukowane elementy wsporcze. Jeśli, powiedzmy, wytwórca potrzebuje wydrukowanego narzędzia hamulcowego, a także plastikowego elementu pomocniczego, takiego jak prototyp, uchwyt lub forma do montażu blachy, może skorzystać z usług drukowania trójwymiarowego Wilsona dla obu tych potrzeb.

Drukowanie narzędzia do prasy krawędziowej może być o wiele bardziej skomplikowane niż drukowanie wskaźnika "go / no-go". "Wypróbowaliśmy wiele różnych technologii i materiałów dodatkowych", powiedział Rogers, "aby określić, co będzie najlepsze, jeśli chodzi o długowieczność, stres i jakość części w różnych konfiguracjach. A z czasem ograniczyliśmy wybór. "

Firma zakończyła się jednym procesem na bazie żywicy, DLS, a także procesem wytłaczania, FDM. "Mamy więcej technologii wchodzących na rynek, ale to są dwie dodatkowe technologie, których użyjemy do drukowania narzędzi podczas premiery"

Rogers dodał, że dostępne będą niestandardowe narzędzia do gięcia pneumatycznego ze stali węglowej o grubości 14 i cieńszej, z równoważnymi limitami tonażu dla różnych rodzajów materiałów w zależności od wytrzymałości na rozciąganie. Narzędzia będą mogły zginać długości 12 cali i mniej.

Elementy metalowe i polimerowe są również używane razem. Na przykład, firma wydrukowała niestandardowe sekcje narzędziowe ze skomplikowanymi wcięciami zaprojektowanymi tak, aby za jednym pociągnięciem tworzyły kilkanaście małych klamr, a następnie zamontowała te sekcje na podstawie ze stali narzędziowej.

Rogers opisał to w innym przykładzie: "Jeśli mamy, powiedzmy, uderzenie typu" gęsiej szyi ", którego potrzebujemy do zastosowania przy nisko znakującym zastosowaniu [powierzchniowo-czułym], możemy mieć pracujący koniec narzędzia jako materiał polimerowy, ale ciało gęsiej szyi będzie stalowe.

Kluczem do tego wszystkiego było testowanie cyklu życia firmy. Rogers i jego zespół przeanalizowali zużycie narzędzi do 1000 cykli zginania, analizując różnicę w jakości części i charakterystykę zużycia narzędzia między pierwszym a ostatnim zakrętem.

Jak więc zużywają się te drukowane narzędzia? Okazuje się, że noszą to samo, co konwencjonalne precyzyjnie szlifowane narzędzia w sytuacji gięcia pneumatycznego. Trzy punkty kontaktu - w tym dwa promienie ramion i końcówka stempla - będą się najpierw zużywać. "A gdy wynurza się i wykańcza, zużycie występuje wszędzie tam, gdzie materiał przesuwa się w [podczas cyklu zginania]" - powiedział Rogers.

To, co firma może zbudować, zależy od tonażu aplikacji, ponieważ odnosi się do granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie. Identyfikacja ich dla konkretnego, wydrukowanego narzędzia obejmuje testowanie i analizę elementów skończonych.

Analiza jest szczególnie ważna przy rozwiązywaniu nietypowych geometrii zgięć - co oczywiście jest ważnym powodem, aby zamówić niestandardowe narzędzie hamulcowe w pierwszej kolejności. Obejmuje to narzędzia z wieloma zagięciami, takie jak przesunięcia i narzędzia kanału kapelusza, które tworzą wiele zagięć podczas pojedynczego skoku.

"Jeśli utworzymy pięciostronne pudełko w jednym uderzeniu, jeśli użyjemy drukowania FDM, siła narzędzia będzie słabsza w jednym kierunku" - powiedział Rogers. "Musimy więc upewnić się, że używamy właściwego materiału, abyśmy mogli zrekompensować te czynniki. Moglibyśmy też przełączyć się na proces drukowania żywicy [DLS], który zapewnia lepsze wiązanie między warstwami ".

Narzędzie do drukowania trójwymiarowego nie jest oczywiście przeznaczone do każdego zastosowania. "Jeśli produkujemy stal narzędziową, oczywiście możemy ją zbudować, aby sprostać potrzebom szerokiej gamy zastosowań" - powiedział Rogers. "Ale jeśli chodzi o narzędzie drukowane, musimy być nieco bardziej selektywni w tym, co robimy".

"Chodzi o to, aby móc korzystać ze standardowego narzędzia i patrzeć na jego produkcję w inny sposób, a nie tylko w celu uzyskania krótszych czasów realizacji", powiedział Beaupre, "ale także przyjrzeć się sposobom stworzenia nowej wersji tego narzędzia. "

Rogers dodał, że drukowane narzędzia niekoniecznie są przeznaczone do operacji, które wymagają wytwarzania elementów o tolerancjach ściślejszych niż +/- 0,010 cala - takich jak zastosowania w przemyśle jądrowym, w których właściwości materiału obrabianego przedmiotu i procesy zginania są kontrolowane do n-tego stopnia. Jednak narzędzia drukowane mogą zaspokoić potrzeby najbardziej precyzyjnych producentów, którzy muszą zginać się w granicach +/- 0,015 in.

Rogers dodał, że duża przewaga ma miejsce w czasie realizacji, a tutaj drukowanie trójwymiarowe może rozwiązać wszechobecny problem wśród niestandardowych producentów. Prośba o wycenę pociąga za sobą kilka zakrętów, że - nie ma się z tym obejść - wymaga specjalnego narzędzia. Sklep może dostać pracę, ale narzędzie nie będzie dostępne przez kolejne 6 do 12 tygodni, w zależności od dostawcy. Więc dla wytwórcy, to prawdopodobnie nie cytatowa sytuacja. Ewentualnie sklep może w ciągu kilku dni uruchomić zlecenie za pomocą narzędzia drukowanego. Kiedy i jeśli praca przerodzi się w coś więcej, sklep może zamówić konwencjonalne narzędzie niestandardowe.

"Już drukowaliśmy narzędzia dla niektórych producentów, a prace, które wydają się najbardziej sensowne, obejmują małe serie, na przykład 100 lub 250 sztuk" - powiedział Rogers. "Wydrukowane narzędzie pozwala im rozpocząć pracę w ciągu kilku dni."

Additive and Sheet Metal Converge

Cincinnati Incorporated jest aktywnym graczem w AM od dłuższego czasu, nie w technologiach dodatków metalowych, ale zamiast tego w swoich drukarkach do wytłaczania, takich jak BAAM, system Big Area Additive Manufacturing. Zerknij na BAAM z daleka, a przysięgniesz, że to łóżko do cięcia laserowego, wraz z suwnicą i mieszkiem. Podejdź bliżej, a zobaczysz, że gantry przesuwa głowicę drukującą 3D, odkładając termoplast, by budować masywne części, warstwa po warstwie.

Ale zanim jeszcze rozpoczęła się inicjatywa BAAM, inżynierowie w firmie mieli oko na coś znacznie mniejszego.

"Zaczęliśmy od oprzyrządowania drukowanego [prasy krawędziowej], zanim jeszcze mieliśmy dużą drukarkę", powiedział Mark Watson, specjalista ds. Marketingu w Cincinnati Inc. "Nie byliśmy nawet w branży drukarskiej 3D, ale gdy zacząłem testować 3 -D drukowane narzędzia. Duże pytania dotyczyły tego, jaką wytrzymałość możemy uzyskać z drukowanego narzędzia 3D i jaką dokładność możemy uzyskać ze strony? Jak by to porównać z narzędziami stalowymi? Mieliśmy drukowane narzędzia 3D, które pasowały do ​​geometrii narzędzi stalowych biegnących obok siebie w prasie krawędziowej. I zrobiliśmy analizę statystyczną gotowych części. "

"Byliśmy naprawdę pod wrażeniem" - powiedział Watson. "Robiliśmy zgięcia w granicach jednej trzeciej stopnia za pomocą stalowego narzędzia, a z drukowanym narzędziem byliśmy mniej więcej o pół stopnia."

Kiedy firma wyszła z własną drukarką wielkoformatową, koncepcja drukowania narzędzi hamulcowych została wstrzymana. W porównaniu z mniejszymi drukarkami 3D, system BAAM odłożył stosunkowo gruby koralik. Ta geometria kulek miała kluczowe znaczenie dla sukcesu maszyny przy budowie dużych części, ale nie nadawała się do drukowania narzędzia do prasy krawędziowej.