Az additív gyártás, különösen a lézerporágy-fúziós eljárás (LPBF), a nagy tervezési szabadságnak köszönhetően új utakat nyit meg az szerszámgyártásban. A Fraunhofer IWU ezt a potenciált két kutatási projekt keretében tárja fel: »AdTopoTool« és »EWAM«. A cél az, hogy hatékonyabb szerszámokat fejlesszenek ki a lemezmelegítési és fröccsöntési folyamatokhoz, gyorsabban és hatékonyabban. Ez javítja a gyártott alkatrészek minőségét is, amelyek ilyen szerszámokkal rövidebb idő alatt készülnek el.
AdTopoTool: a szerszámban történő hatékony anyagelosztás körülbelül 30%-kal csökkenti a súlyt.
Sok szerszámgyártó vállalatnál ma is hagyományos gyártási eljárásokat és tapasztalati alapú terveket alkalmaznak. Ez általában geometriai korlátozásokkal és nagyon magas szerszámsúlyokkal jár.
Ennek következtében a gyártási idő és az alkatrészek minősége gyakran szenved a nem megfelelő hőmérséklet-kezeléstől. Az AdTopoTool kutatási projekt keretében a projektpartnerek, a Fraunhofer IWU, a Werkzeugbau Winkelmühle GmbH és a H+E Produktentwicklung GmbH bizonyították, hogy az additív módon gyártott szerszámok, amelyek topológia- és hűtőcsatorna-optimalizált geometriával rendelkeznek, jelentős hozzáadott értéket képviselnek - a szerszámok hőmechanikai terhelhetőségével és hőmérséklet-kezelésével szembeni magas követelmények ellenére. A topológiaoptimalizálás azt jelenti, hogy intelligens anyagelosztás révén, illetve a hűtőcsatornák javított geometriai kialakításával a szerszámot egyszerre minimalizált súlyra és maximális merevségre tervezik.
A fröccsöntési és préselési folyamatok példáján egy numerikus módszert fejlesztettek ki, amellyel megbízhatóan előre jelezhető a hőmérsékletnek kitett szerszámok terhelési és szerkezeti viselkedése. Ezt a módszert a topológiaoptimalizálásra és a hűtőcsatornák tervezésére használták egy demonstrátor szerszám esetében a fröccsöntéshez és a préseléshez.
A kutatók emellett a laboratóriumi körülmények között validálták az optimalizált és additív módon gyártott szerszámgeometriákat. Az eredmény: a fröccsöntő szerszám súlyának körülbelül 34%-os, a préskeményítő szerszám szegmensének körülbelül 28%-os csökkentése, anélkül, hogy a formastabilitásra vonatkozó követelmények sérülnének.
Hatékonyabb temperálórendszerek révén a fröccsöntött alkatrészek ciklusideje 60%-kal, a préselt alkatrészek hőkezelése pedig közel a felére csökkenthető. Egyes esetekben még a végtermékek minősége és méretpontossága is javítható.
EWAM: automatikus temperálócsatorna-tervezés additív módon gyártott szerszámokhoz
A tapasztalat hiánya az additív gyártás terén, a temperálórendszerek bonyolult tervezése és a hiányos tervezési irányelvek azonban eddig megakadályozták ennek a technológiának a széleskörű alkalmazását. Ezen akadályok leküzdése érdekében a Fraunhofer IWU az EWAM (Hatékony szerszámgyártás additív gyártással) projekt keretében egy szkript alapú, automatikus temperálási tervezést fejleszt.
Kevesebb manuális munka és a szerszám fejlesztési idejének csökkentése jelentős hatékonyságnövekedést eredményezhet. A cél egy szoftver plug-in létrehozása az additív temperálórendszerek automatikus tervezéséhez, figyelembe véve az additív gyártás követelményeit, valamint a hőmérsékleti, áramlástani és terhelési elemzések eredményeit. Ahhoz, hogy a plug-in a piacon való megjelenés után gyorsan elterjedhessen, egy univerzális programozási nyelven készül, és kompatibilis lesz különböző 3D-CAD programokkal.
A lézerporágy-fúziós eljárás alkalmazása, egy optimalizált szerszámgeometria, amely figyelembe veszi a tényleges folyamatterheléseket, valamint egy intelligens szerszámhűtés valódi hozzáadott értéket teremt a közepes méretű szerszámgyártók számára. A Fraunhofer IWU célja, hogy új mércét állítson fel a gyorsan megvalósítható, erőforrás-hatékony és magas színvonalú szerszámmegoldások terén.
EFB közös standja a Blechexpo-n, 5-ös csarnok
Kapcsolat:
