Металлическое лазерное спекание (DMLS) часто используют для изготовления пресс-форм и штампов. Когда мы внедряли эту технологию, мы использовали DMLS для модернизации и улучшения существующих инструментов. Благодаря моему опыту в области литья (сертифицированный мастер-формовщик) и изготовления пресс-форм, мы расширили наше внедрение, включив в него конструкторскую сторону инструментов (пресс-формы, штампы для литья под давлением, инструменты для торцевых рычагов, приспособления и компоненты автоматизации). Стояла задача повышения скорости обработки, сокращения время цикла и устранения распространенных дефектов формования (деформация, горение, газовая ловушка).
Чтобы успешно работать в производстве пресс-форм, вы должны говорить на языке изготовителя инструмента. Например, H13 был стандартом для создания надежных форм, но этот материал не существовал в спектре аддитивных материалов до недавнего времени. Стандартные предложения не были традиционными сортами инструментальной стали, что создавало дополнительные барьеры для производителей пресс-форм для внедрения инструментов 3D-печати в процесс изготовления пресс-форм. Ранее аддитивные металлы применялись к одной или двум маркам стали, для которых машиностроители с добавками разрабатывали параметры машины. Как инструментальная компания, а не поставщик услуг 3D-печати, мы нацелены на предоставление оптимального решения для инструментов, которое зависит от подходящих материалов для производства инструментов, способных работать в больших объемах и с высокой степенью износа. Поскольку инструментальные компоненты не являются основным рынком машиностроения, не было так много разработки инструментальных сталей по сравнению с другими рынками, такими как авиакосмическая промышленность.
Процесс DMLS разрабатывался десятилетиями и производит очень сложные геометрические формы и каналы охлаждения, в то же время создавая условия, близкие к чистовой заготовке, которые требуют минимальной обработки для достижения требуемых допусков и чистовой обработки. Наша специальность - H13 в DMLS, где другие используют мартеновскую сталь.
Мы полагаем, что это дает нам преимущество, потому что мы испытали на 13–25 процентов превосходящую марганцевую сталь H13, что соответствует требованию со стороны производителей пресс-форм и формовщиков получить максимальную отдачу от своих инвестиций в инструмент.
Мы решили сотрудничать с Farsoon Technologies, потому что ее система открыта, что означает, что мы можем разрабатывать конкретные процессы, которые позволяют нам эффективно печатать H13 и другие инструментальные стали. Эта система открытых параметров также позволяет нам делать тестовые сборки и улучшать наш процесс для дальнейшего повышения надежности и скорости.
Технология станка Farsoon дает дизайнерам значительную дополнительную свободу в предоставлении наиболее эффективных конструкций для аддитивного производства, которые другие машины не предлагают. Тем не менее, мы по-прежнему не зависимы от технологий, так как знаем, что аддитивный мир постоянно развивается, предлагая новые, улучшенные и разнообразные процессы и материалы. Наша цель - найти лучшую на рынке технологию, которая соответствует решениям, которые мы стремимся предоставить нашим клиентам, и затем интегрировать эту технологию в наш рабочий процесс - от проектирования и аналитики переднего плана до постобработки.
Говоря о материалах, мы также эмулируем вентиляцию в стали и используем DMLS, чтобы сделать деталь пористой, чтобы обеспечить вентиляцию.Вентиляция так же важна, как и охлаждение, поэтому возможность добавлять вентили в случае необходимости, а не «там, где это возможно», имеет решающее значение для обеспечения пресс-форм с самой высокой производительностью в отрасли. Это очень новая разработка, которую мы в настоящее время оптимизируем, поэтому она еще не коммерчески доступна.
Аддитивное производство (АМ) позволяет нам по-разному думать о том, какой должна быть форма. Пресс-формы больше не должны выглядеть круглыми и квадратными или включать типичные подъемники, замки, шпильки, втулки, линии разъема. Нам не нужна форма, чтобы быть массивным стальным блоком. Нам просто нужно, чтобы он выдерживал нагрузку, которую он может выполнять под давлением. Здесь вступает в игру генеративный дизайн, поскольку он учитывает всю динамику и силы, которые испытывает пресс-форма в ходе процесса, а затем предоставляет сотни решений на основе любого количества параметров. Все это помогает получить максимально эффективный набор инструментов.
Например, мы применяем тоннаж дроби и все силы, которые испытывают слайды и движущиеся компоненты, а затем программное обеспечение для генеративного проектирования начинает работать и оптимизирует его для 3D-печати. В основном, масса пластин A или A, B составляет где-то около 50 процентов от того, что было бы.
Итак, хотя AM - медленный процесс, генеративный дизайн позволяет нам создавать инструмент в два раза быстрее, потому что у нас половина массы. Включение генеративного дизайна в рабочий процесс изготовления пресс-форм позволяет нам быстрее находить решение и оптимизировать процесс добавления, чтобы быть конкурентоспособным с современными методами изготовления пресс-форм.
Практическая реализация
У нас был клиент, у которого были проблемы с цилиндрами пресс-формы, которые в настоящее время изготавливаются из прессованного алюминия, поскольку они работали с высокотемпературным материалом в высокотемпературной пресс-форме, которая передает тепло в цилиндры, вызывая отказ переключателей. Нашим решением было создать охлаждающую пластину, которая проходила между всеми монтажными отверстиями, которые создавали барьер между цилиндром и пресс-формой. Это не имело никакого отношения к конформному охлаждению внутри пресс-формы или прикосновению к пластику, но это решение, которое устранило время простоя.
Рассматривая проблемы, с которыми сталкиваются литейщики и производители пресс-форм на производстве каждый день, и устраняя ограничения на проектирование и изготовление, мы можем быстро найти правильные решения, чтобы «никогда больше не говорить об этой проблеме».
Какой будет рост в ближайшие пять лет?
Мы видим стандартизированную настройку. Я имею в виду стандартизацию компонентов пресс-формы. Например, наши литниковые втулки с конформным охлаждением, предлагаемые компанией PCS, сокращают время проектирования.
Мы также видим упор на переосмысление самых обыденных компонентов пресс-форм и разработку их в аддитивном соответствии с конкретными задачами заказчика, что хорошо согласуется с требованиями наших заказчиков в отношении согласованности вставок в их глобальной цепочке поставок.
