Aditivna proizvodnja, zlasti postopek laserskega taljenja prahu (LPBF), odpira nove poti v gradnji orodij zahvaljujoč veliki svobodi oblikovanja. Fraunhofer IWU izkorišča ta potencial v dveh raziskovalnih projektih, »AdTopoTool« in »EWAM«. Cilj je pospešiti razvoj in proizvodnjo učinkovitejših orodij za toplo oblikovanje pločevine in brizganje. To koristi tudi kakovosti komponent, ki jih je mogoče s takimi orodji proizvesti v krajšem času.
AdTopoTool: učinkovita porazdelitev materiala v orodju zmanjšuje težo za približno 30 odstotkov.
V mnogih podjetjih za gradnjo orodij še vedno uporabljajo konvencionalne proizvodne postopke in izkušnjami podprte zasnove. To običajno prinaša geometrijske omejitve in zelo visoko težo orodja.
Zaradi tega pogosto trpijo časi proizvodnje in kakovost komponent zaradi nezadostnega upravljanja temperature. V raziskovalnem projektu AdTopoTool so projektni partnerji Fraunhofer IWU, Werkzeugbau Winkelmühle GmbH in H+E Produktentwicklung GmbH dokazali, da aditivno izdelana orodja s topološko in optimiziranimi geometrijami hladilnih kanalov nudijo znatno dodano vrednost - kljub visokim zahtevam glede termomehanske obremenitve in upravljanja temperature orodja. Topološka optimizacija pomeni, da se orodje zasnuje na minimalno težo in maksimalno togost z inteligentno porazdelitvijo materiala oziroma z izboljšano geometrijsko zasnovo hladilnih kanalov.
Na primeru proizvodnih procesov brizganja in stiskanja je bila razvita numerična metoda, s katero je mogoče zanesljivo napovedati obnašanje obremenitev in strukture termično močno obremenjenih orodij. Ta metoda je bila uporabljena za topološko optimizacijo in zasnovo hladilnih kanalov za demonstracijsko orodje za brizganje ter za stiskanje.
Raziskovalci so prav tako potrdili optimizirane in aditivno izdelane geometrije orodij v laboratorijskem merilu. Rezultat: zmanjšanje teže orodja za brizganje za približno 34 odstotkov in segmenta orodja za stiskanje za približno 28 odstotkov, ne da bi to vplivalo na zahteve glede stabilnosti oblike.
Z učinkovitejšimi sistemi za uravnavanje temperature lahko skrajšamo cikle brizganih komponent za 60 odstotkov in toplotno obdelavo stisnjenih komponent skoraj na polovico. V nekaterih primerih je mogoče doseči celo izboljšanje kakovosti in dimenzijske stabilnosti končnih izdelkov.
EWAM: avtomatska zasnova kanalov za uravnavanje temperature za aditivno izdelana orodja
Pomanjkanje izkušenj z aditivno proizvodnjo, zapletena zasnova sistemov za uravnavanje temperature in pomanjkljiva konstrukcijska pravila pa še vedno ovirajo široko uporabo te tehnologije. Da bi premagali te ovire, Fraunhofer IWU v trenutnem projektu EWAM (Učinkovita gradnja orodij z aditivno proizvodnjo) razvija skriptno osnovano avtomatsko zasnovo uravnavanja temperature.
Manj ročnega dela in skrajšan čas razvoja orodja naj bi privedla do znatnega povečanja učinkovitosti. Cilj je programski vtičnik za avtomatsko zasnovo aditivnih sistemov za uravnavanje temperature ob upoštevanju zahtev aditivne proizvodnje ter rezultatov termičnih, tokovnih in obremenitvenih analiz. Da bi vtičnik po tržnem zagonu hitro pridobil priljubljenost, bo ustvarjen v univerzalnem programskem jeziku in bo združljiv z različnimi 3D-CAD programi.
Uporaba postopka laserskega taljenja prahu, optimizirana geometrija orodja, ki upošteva dejanske procesne obremenitve, ter inteligentno hlajenje orodja prinašajo resnično dodano vrednost za srednje velika podjetja za gradnjo orodij. Fraunhofer IWU si je zadal cilj postaviti nove standarde za hitro izvedljive, učinkovite in kakovostne rešitve orodij.
Skupinski razstavni prostor EFB na Blechexpo v dvorani 5
Kontakt:
