Европейский взгляд на AM: переосмысление пресс-форм

Автор:admin

Европейский взгляд на AM: переосмысление пресс-форм

Ассоциация машиностроения (VDMA) прогнозировала на своей январской пресс-конференции, что у сектора инструментов и литейного производства в Германии будет очень позитивный год. Средний оборот увеличился на 8 процентов в 2018 году по сравнению с предыдущим годом. Тем не менее, Марко Шюлкен, председатель подразделения VDMA по производству инструментов, заявил, что его беспокоит несправедливая деловая практика со стороны некоторых крупных клиентов в этом секторе, которая вызвала «кровоизлияние в немецких инструментальных и литейных цехах». Это кровоизлияние включает в себя предварительное финансирование конкретных клиентов. проекты, огромные скидки на существующие контракты для обеспечения контрактов на продление и задержки в утверждении плесени как причина для работы с инструментами, которые еще не оплачены. С другой стороны, экспорт инструментов и пресс-форм был очень позитивным в 2018 году, говорит Шюлкен, а США остаются крупнейшим экспортным направлением, увеличившись на 20 процентов в прошлом году. Из-за ситуации между США и Мексикой экспорт сократился на 15 процентов одновременно.

Эти цифры показывают, что немецкие технологии и инструменты по-прежнему востребованы, но когда дело доходит до инноваций, пробуя новые вещи и оставляя проверенный путь, немецкие компании отстают от американских компаний, говорит эксперт по аддитивному производству (AM) Марк Димтер из Трампф в Дитцингене. «Компаниям здесь нравятся новые технологии, в том числе производство добавок», — говорит он. «Но американцы гораздо более авантюрны в этом отношении. Мой коллега Кристоф Дёрр изучает рынок литья под давлением в США, поскольку конформное охлаждение (которое можно реализовать с помощью AM) гораздо чаще встречается в этом секторе промышленности, чем здесь, в Европе ».

Он также отмечает, что клиенты в США требуют конформного охлаждения, в то время как немецкие компании покупают эти пресс-формы и штампы в США, потому что эти магазины сделали себе имя, когда речь идет о высокопроизводительных инструментах, основанных на конформном охлаждении. Однако есть интересные новые разработки и приложения, развивающиеся здесь, в Европе, также.

Game Changer — это конформное охлаждение
Конформное охлаждение, безусловно, является основным приложением AM в производстве пресс-форм, поскольку оно может улучшить путь потока, минимизировать искажения и сократить время цикла на целых 40 процентов.

Об этом знает Жоао Фраде, менеджер по производству пресс-форм Erofio в Португалии. «Наибольший потенциал для повышения качества и скорости деталей лежит на металлических 3D-печатных пресс-формах с конформным охлаждением. Охлаждение деталей в пресс-форме является наиболее трудоемкой частью процесса литья пластмасс под давлением », — говорит он. Компания первой в Португалии запустила линейный лазерный станок M3 от Concept Laser, который предлагает клиентам возможность интегрировать сложные конформные каналы охлаждения в свои формы. «Я верю в работу машин с одним лазером, так как здесь меньше тепла и меньше коробления», — говорит Фраде. «Это выгодно для разработки инструментов с конформным охлаждением, потому что клиенты и инжекционные формовщики очень выигрывают от этого».

Тем не менее, добавляет он, в то время как решения для конформного охлаждения могут значительно снизить общую стоимость производства за счет сокращения времени цикла пресс-формы, они также требуют сложной конструкции пресс-формы. «Покупка машины не только позволяет производить полезные вкладыши. Во-первых, у вас должен быть квалифицированный и опытный технолог или инженер в штате для проектирования и запуска процесса печати металла. Это не вычитающая обработка, и она требует совершенно другого набора навыков. Без этого усилия в лучшем случае обречены на разочарование », — говорит Фраде. «Кроме того, вы должны помнить, что существуют значительные первоначальные затраты, которые могут оправдать инвестиции, только если в готовый продукт встроен достаточный объем деталей или высокая маржа».

AM больше, чем просто машина
На рынке существует пробел для специализированных подрядных компаний, которые поставляют пресс-формы производителям деталей AM, потому что для AM есть нечто большее, чем просто машина для 3D-печати. Магазины должны спросить о требованиях к вспомогательному оборудованию, постобработке, обращению с порошком, квалификации металлических частей и безопасности.Молдмейкеры действительно рады конформному охлаждению, но очень часто оно не окупается.

Protiq, поставщик услуг промышленной 3D-печати, имеет ответ на все эти вопросы, и генеральный директор Ральф Гертнер видит большой потенциал в предоставлении этой услуги клиентам, в том числе и в секторе пресс-форм. «Нам все еще нужно убедить многие компании« думать о добавках »и применять аддитивные технологии для производства, например, конформных каналов охлаждения, которые обеспечивают короткое время цикла и высококачественные детали», — говорит он. «Однако многие компании пытаются перевести обычные технологии, такие как фрезерование, EDM и шлифование, в AM, что не работает. Тебе нужно думать аддитивно. Вам необходимо разрабатывать детали с учетом возможностей, которые предлагает технология AM ».

В отличие от обычного производства, именно дизайн определяет производственный процесс в AM. Например, оптимизированные по весу пресс-формы, которые включают внутренние структуры и функции, могут быть на 75 процентов легче, чем обычные пресс-формы с использованием стандартных пластин, деталей и механически обработанных вставок и стержней.

«Мы можем изготовить максимально оптимизированные литьевые формы, которые легки, тонки и изготавливаются за долю времени, которое требовалось при изготовлении инструмента путем фрезерования», — объясняет Гертнер. Он использует оптимизацию топологии и моделирование для создания форм, чтобы убедиться, что конформные каналы охлаждения находятся в нужном месте и используется минимальное количество материала. «Мы сэкономили около 25 процентов производственного времени для изготовления этой пресс-формы, главным образом потому, что многие функции уже интегрированы в пресс-форму во время процесса AM, которые не нужно монтировать и собирать после процесса механической обработки. Благодаря продолжительности цикла в 3,2 секунды эта форма является одной из самых быстрых из всех, что мы когда-либо создавали ».

Установление тесных партнерских отношений
Для Димтера идея аутсорсинга AM и создания сети среди компаний, которые преуспели в различных аспектах технологий, является жизнеспособным вариантом. Тем не менее, он также видит растущий спрос на все больше автоматизированных процессов и интегрированных цепочек процессов, что все больше смещает технологию AM в основной бизнес производителей инструментов и пресс-форм.

Находящийся в Германии Toolcraft достиг именно этого. Компания работает на машинах Trumpf, EOS и Concept Laser (всего их восемь) и создала цепочку цифровых процессов, которая является последовательной и отслеживаемой на всех этапах процесса. Это очень важно для компании, которая производит не только инструменты и пресс-формы, но и аэрокосмические детали, для которых они сертифицированы NADCAP для неразрушающего контроля (NDT). «Внедрив одно программное обеспечение, Siemens NX, мы смогли избавиться от изолированных 3D-принтеров и четырех различных пакетов программ с многочисленными интерфейсами и форматами», — говорит генеральный директор Кристоф Хаук. «Мы тесно сотрудничаем с нашими партнерами, включая Siemens, что имеет первостепенное значение для нашего успеха».

«Использование одного программного обеспечения для проектирования, оптимизации топологии и FEM для проверки проекта также помогло перепроектировать инструмент пресс-формы клиента», — объясняет он. Конструкция пресс-формы аналогична конструкции, описанной Protiq, описанной выше, где полностью перерабатывается конструкция пресс-формы. Вместо простого добавления конформных охлаждающих каналов к вкладышам формы, эта форма дополнительно разработана с использованием меньшего количества материала и стандартных деталей и пластин в качестве обычных инструментов. По данным Toolcraft, пресс-форма на 50 процентов легче оригинальной конструкции клиента, что означает меньшее энергопотребление в процессе литья под давлением, сокращение циклов на 30 процентов и ускорение производства при сохранении затрат на прежнем уровне.

В то время как более крупные компании, такие как Toolcraft или внутренние инструментальные и формовочные цеха, обслуживающие в основном свою материнскую компанию, могут иметь более гибкий предел прибыли, дополнительные затраты действительно являются проблемой для обычного мелкого и среднего производителя пресс-форм.

«Молдаване действительно рады конформному охлаждению», — говорит Димтер. «Но очень часто это не окупается. Напротив, производитель пресс-форм должен гарантировать количество выстрелов; он несет риск, и он не может извлечь выгоду из внедрения технологии 3D.Это его клиент, литьевой пресс, который выигрывает, но если магазин зависит от крупного OEM-производителя, он задается вопросом, кто заплатит ему накладные расходы за высокопроизводительный инструмент. Поэтому, как производитель пресс-форм, вы должны сначала убедить клиента. Во времена высокого ценового давления и экономических опасений готовность инвестировать еще больше денег в оптимизированный инструмент уменьшается. В конце концов, инвестиции окупаются только после нескольких месяцев производства ».

Другие приложения
Помимо создания интеллектуальных конформных каналов охлаждения, Metal AM предлагает различные возможности для улучшения или создания новых функций, интегрированных в формы и инструменты. Они могут иметь геометрическую природу (полости и каналы, а также ячеистые структуры, в основном используемые для охлаждения), основанные на материалах (возможность использования материалов, которые не могут быть обработаны или обработаны с использованием обычных методов обработки) и интегрированные функции (интеграция датчиков, приводы и электрические функции), а также ремонт пресс-форм (сменные стержни могут быть напечатаны в течение ночи или в течение нескольких дней).

Например, компания Hofmann из Лихтенфельда, специализирующаяся на производстве инструментов и пресс-форм (именно там и родилась компания Concept Laser), производит пневматические инжекторы для выталкивания деталей без механических компонентов с помощью пористых микроструктур, изготовленных методом аддитивного производства, и эластичных линий разделения для уплотнений сталь-на-стали. , которые трудно реализовать для материалов с низкой вязкостью, таких как полиуретан.

В то время как наиболее распространенными и подходящими процессами для литейных цехов и их специфическими потребностями и применениями являются процессы на основе порошкового слоя, где металлический порошок либо селективно спекается в слоях с помощью лазерного луча (LBM), либо локально плавится с помощью движущегося электронного луча (ДМ), существуют альтернативные процессы.

Например, Hermle предлагает процесс нанесения металлического порошка (MPA), который сочетается с пятиосевой обработкой на одном станке. В отличие от многих других аддитивных технологий, MPA

Об авторе

admin administrator

Оставить ответ