Aditivna proizvodnja, posebno proces Laser Powder Bed Fusion (LPBF), otvara nove puteve u izradi alata zahvaljujući velikoj slobodi oblikovanja. Fraunhofer IWU istražuje ovaj potencijal u dva istraživačka projekta, 'AdTopoTool' i 'EWAM'. Cilj je ubrzati razvoj i proizvodnju učinkovitijih alata za toplo oblikovanje lima i injekcijsko prešanje. Također koristi i kvaliteti dijelova koji se s takvim alatima mogu proizvoditi u kraćem vremenu.
AdTopoTool: učinkovita raspodjela materijala u alatu smanjuje težinu za oko 30 posto.
U mnogim tvrtkama za izradu alata i dalje se koriste konvencionalni proizvodni procesi i dizajni temeljeni na iskustvu. To obično dolazi s geometrijskim ograničenjima i vrlo visokom težinom alata.
Kao rezultat toga, vrijeme proizvodnje i kvaliteta dijelova često pate zbog nedovoljnog upravljanja temperaturom. U istraživačkom projektu AdTopoTool, projektni partneri Fraunhofer IWU, Werkzeugbau Winkelmühle GmbH i H+E Produktentwicklung GmbH dokazali su da aditivno proizvedeni alati s topološki i optimiziranim geometrijama hladnih kanala nude značajnu dodanu vrijednost - unatoč visokim zahtjevima za termomehaničku otpornost i upravljanje temperaturom alata. Topološka optimizacija podrazumijeva da se alate istovremeno projektiraju na minimalnu težinu i maksimalnu krutost kroz inteligentnu raspodjelu materijala ili poboljšanim geometrijskim oblikovanjem hladnih kanala.
Na primjeru proizvodnih procesa injekcijskog prešanja i prešanja, razvijena je numerička metoda koja pouzdano predviđa opterećenje i strukturno ponašanje termički opterećenih alata. Ova metoda korištena je za topološku optimizaciju i projektiranje hladnih kanala za jedan demonstracijski alat za injekcijsko prešanje, kao i za prešanje.
Istraživači su također validirali optimizirane i aditivno proizvedene geometrije alata u laboratorijskim uvjetima. Rezultat: smanjenje težine alata za injekcijsko prešanje za oko 34 posto i segmenta alata za prešanje za oko 28 posto, bez ugrožavanja zahtjeva za stabilnost oblika.
Zahvaljujući učinkovitijim sustavima za temperiranje, ciklusi vremena za injekcijski prešane dijelove mogu se smanjiti za 60 posto, a toplinska obrada dijelova koji su prešani gotovo za polovicu. U nekim slučajevima može se postići čak i poboljšanje kvalitete i dimenzijske stabilnosti krajnjih proizvoda.
EWAM: automatsko projektiranje kanala za temperiranje za aditivno proizvedene alate
Nedostatak iskustva s aditivnom proizvodnjom, složeno projektiranje sustava za temperiranje i nepotpune smjernice za konstrukciju trenutno predstavljaju prepreku širokoj primjeni ove tehnologije. Kako bi se prevladale takve prepreke, Fraunhofer IWU u trenutnom projektu EWAM (Učinkovita izrada alata s aditivnom proizvodnjom) razvija skriptno bazirano, automatsko projektiranje sustava za temperiranje.
Manje ručnog rada i skraćeno vrijeme razvoja alata trebali bi dovesti do značajnog povećanja učinkovitosti. Cilj je softverski dodatak za automatsko projektiranje aditivnih sustava za temperiranje uzimajući u obzir zahtjeve aditivne proizvodnje, kao i rezultate termičkih, strujnih i analize opterećenja. Kako bi dodatak brzo postao popularan nakon lansiranja na tržište, bit će razvijen u univerzalnom programskom jeziku i bit će kompatibilan s različitim 3D-CAD programima.
Primjena postupka Laser-Powder-Bed-Fusion, optimizirana geometrija alata koja uzima u obzir stvarna procesna opterećenja, kao i inteligentno hlađenje alata pružaju stvarnu dodanu vrijednost za srednje velike proizvođače alata. Fraunhofer IWU postavio je cilj postaviti nove standarde za brzo primjenjive, resursno učinkovite i visokokvalitetne alate.
Zajednički štand EFB na Blechexpo u dvorani 5
Kontakt:
