Druk 3D. Projektowanie form wtryskowych i chłodzenie konformalne
To już się dzieje. Wykorzystując możliwości nowych drukarek 3D, potrafimy tworzyć optymalne systemy układów chłodzenia tworzywa, a tym samym efektywnie skracać cykl produkcji detali – nawet o 40 proc.
Kilka miesięcy temu zapowiadaliśmy zmiany procesowe, które nie byłyby możliwe bez zainwestowania w nowe drukarki 3D, w tym w innowacyjny sprzęt drukujący w spieku stalowym. Jednym z priorytetów powołanego wówczas do życia – funkcjonującego w obrębie R&D – Laboratorium Druku 3D było opracowanie konformalnych układów chłodzenia. Miały one pomóc w realnym skróceniu cyklu produkcji detali, w którym dotychczasowe tradycyjne sposoby chłodzenia tworzyw pożerały do 70-80 proc. czasu. Udało się?
Tradycyjne układy chłodzenia
Po kolei, zacznijmy od podstaw:
-
w każdej formie wtryskowej stosuje się chłodzenie;
-
bez niego ostudzenie tworzywa do 80-90 stopni Celsjusza – wcześniej rozgrzanego do temperatury potrafiącej przekroczyć 200 stopni – byłoby możliwe, ale bardzo długotrwałe i problematyczne przy produkcji na większą skalę;
-
żeby umożliwić i jednocześnie przyspieszyć ten proces, stosuje się przeróżne modele układów chłodzenia, najczęściej oparte na tradycyjnie wywierconych kanałach, wypełnionych przepływającą przez stalową formę wtryskową wodą, ale…
- …tu dochodzimy do problemu – mówi Sebastian Szymczyszyn, lider Obszaru Konstrukcji w Dziale R&D Rawlplug. – W tradycyjnym modelu kanały chłodzenia wykonujemy prawie zawsze wiertarką czy frezarką, bo brakuje nam innych narzędzi i sposobów. Wiertłem nie można swobodnie „zakręcać”. Wykonanie skomplikowanych kanałów jest bardzo trudne, kosztowne, a często zwyczajnie niemożliwe.
Zawartość artykułu
Recepta: drukowane formy wtryskowe
Dzięki nowemu sprzętowi Laboratorium Druku 3D Rawlplug jest w stanie (z dużym zapasem) przeskoczyć wspomniane wyżej przeszkody i usprawnić cały proces produkcji detali na wtryskarkach.
Sebastian Szymczyszyn
lider Obszaru Konstrukcji
W jaki sposób? Krok po kroku:
-
etap I – szereg precyzyjnych symulacji cyfrowych, analizujących potencjał wprowadzenia chłodzenia konformalnego w kontekście konkretnych produktów Rawlplug;
-
etap II – wybór produktów, w których wprowadzenie chłodzenia konformalnego zagwarantuje usprawnienie procesu wytwarzania konkretnych detali;
-
etap III – symulacja wtrysków wraz ze szczegółową analizą długości poszczególnych okresów chłodzenia i ewentualnych błędów procesowych;
-
etap IV – zaprojektowanie kanałów chłodzenia konformalnego optymalnych dla danego detalu;
-
etap V – druk form wtryskowych z kanałami chłodzenia dedykowanymi konkretnym detalom;
-
etap VI – obróbka wydruków przez Narzędziownię i usunięcie typowych dla druku 3D chropowatości.
Dlaczego chłodzenie konformalne?
- Służy ono przede wszystkim skróceniu cyklu i jego ustabilizowaniu – tłumaczy Sebastian Szymczyszyn. – Nie każdy zdaje sobie sprawę z tego, o jak dużych wartościach mówimy. W cyklu wytwarzania detalu – czyli od momentu zamknięcia formy i wtrysku do chwili otwarcia formy i wypchnięcia detalu – odpowiednie chłodzenie potrafi pochłaniać do 70 proc. czasu. Wykonanie kanałów chłodzących za pomocą druku 3D – zakręcających w miejscach niedostępnych dla tradycyjnych form ich wytwarzania, oddalonych zaledwie kilka milimetrów od gniazda formującego – potrafi skrócić cały proces średnio o 20-30 proc. – w ekstremalnych przypadkach nawet o 60 proc. – bo dzięki chłodzeniu konformalnemu woda płynie tuż przy detalu oraz w miejscach, gdzie dzięki symulacji wiemy, że chłodzenie jest najbardziej potrzebne.
Optymalizacja chłodzenia wkładek formujących to nie wszystko…
Obecnie w Laboratorium Druku 3D Rawlplug – a także w Narzędziowni i na wtryskarkach – trwają testy drukowanych w stali układów chłodzenia (na zdjęciach powyżej wydrukowane w ten sposób wkładka i rdzeń), niezbędne przed wprowadzeniem nowych form do masowej produkcji. Wkrótce poinformujemy o ich wynikach. Obiecujemy też, że zajrzymy też za kulisy Laboratorium i opowiemy o możliwościach nowych drukarek żywicznych, doskonale sprawdzających się w R&D podczas prototypowania. Zostańcie z nami.