A technológiai ugrástól egy új üzletágig

Kihívások

A H&B cégnél 340 alkalmazott többek között műanyag burkolatokat gyárt az automatizálástechnika számára fröccsöntési eljárással. Itt többek között a külső megjelenés is számít. Például a H&B által megbízásra gyártott működtető-érzékelő dobozban a diódák egy átlátszó műanyag ablak mögött találhatók. A szerszámnak ebben az esetben sok filigrán és kontúrközeli hűtőcsatornára van szüksége, hogy a műanyag ellenőrzött módon és egyenletesen le tudja adni hőjét a gyártás során, és folytonosan hűljön. Mivel az ebben az alkalmazásban használt műanyagtípus tejszerű lesz, ha túl lassan hűl le. Általában a fröccsöntésnél a hűtésre érvényes: a lehető leghamarabb, a lehető leghomogénebben. A homogenitás minőséget hoz magával, a gyorsaság pedig lerövidíti a ciklusidőt, és ezáltal csökkennek a darab-költségek.

A szerszámbetétet eddig a vállalat kontúrközeli temperálás nélkül alkalmazta, de egyre-másra homályos ablakokkal és nagy mértékű selejttel küzködött. Annak ellenére, hogy a H&B szerszámszakértők már hosszabb ideje nyomtatott betéteket alkalmaztak kontúrközeli temperálással különböző szerszámokban, az eddig az L-PBF eljáráshoz rendelkezésre álló szerszámacélokkal, mindenekelőtt az 1.2709-el, nem voltak megelégedve. Így esett a választás az additív gyártásra a szerszámépítők által ismert és kedvelt 1.2343 hőálló acélra - éspedig a saját 3D nyomtatón.

A 1.2709 szerszámacélhoz képest a H11 (1.2343) nemesíthető acél bizonyos előnyökkel jár, például a kopásállóság, hővezetőképesség, hőkeménység, hőállóság és csiszolhatóság területén. Végső anyagtulajdonságai a nemesítéssel kerülnek beállításra, ezért jobban alkalmas a formagyártási alkalmazásokhoz. Nagyobb széntartalmával és az ebből eredő rosszabb hegeszthetőségével azonban nagy elvárásokat támaszt az alkalmazott L-PBF eljárással szemben.

Megoldások

Itt kerül a képbe a TRUMPF TruPrint 5000: az 500°C-os előfűtésével a széntartalmú szerszámacélok, mint az 1.2343, folyamatbiztos feldolgozását teszi lehetővé. A TruPrint 5000 felmelegíti a szubsztrátumpalettát 500°C-ra, és az additív felépítés során a palettát és a rányomtatott szubsztrátumot ezen a hőmérsékleten tartja. Ez megakadályozza, hogy a por lézersugár általi felolvasztása után a megdermedő anyag olyan hőmérsékletek alá hűljön le, amelyeken szilárdabb, törékenyebb martenzit keletkezik. A piacon szokványos nyomtatók 200°C-os előfűtéssel nem elegendőek a hőmérsékleti gradiens ilyen mértékű korlátozásához. Az eredmény a legrosszabb esetben egy repedésekkel barázdált, használhatatlan alkatrész lenne.

Thomas Weinmann további pluszpontnak örvend: "Az additív felépítéstől függően - részben létrehozott hegfürdő, többszörös részleges újraolvasztásnak kitett rétegek és a lézerpálya rétegenkénti forgatása - egy hasonlóan finom fémszerkezetet kapunk, mint a szerszámacél hagyományosan elektrosalakosan átolvasztott (ESU) változatával."

Megvalósítás

Az additív gyártás ott folytatja, ahol a hagyományos szubtraktív gyártási eljárások saját korlátaikba ütköznek. A Preform Basic opció segítségével a H&B mindkét eljárás előnyeit kombinálhatja. Így például egy H&B által gyártott szerszámmag az alsó tartományban temperáló csatorna részekkel rendelkezik, amelyek függőlegesen felfelé futnak és ebben a tartományban hagyományos módon is fúrhatók. Azonban az erre következő temperáló csatorna részt additívan kell gyártani, mivel nem lehet sarokban fúrni.

A szerszámmag előállításához a H&B hagyományosan szubtraktívan gyártott alaplemezt használ. A nyomtatóba felszerszámozva az alaplemez és a rányomtatandó geometria beigazítása a gépbe épített kamerák segítségével történik. Amennyiben több alaplemez van felszerszámozva, minden alkatrészt akár egyénileg is be lehet igazítani. Utána következik az additív felépítés. "Az ily módon hibriden gyártott alkatrészekkel rengeteg nyomtatási időt és ezáltal nyomtatási költségeket lehet megtakarítani, mivel a nyomtatandó térfogat erősen csökken. Az első szerszámmagunk egyikénél a megtakarítási potenciál a nyomtatási költségek tekintetében kb. 42 százalékos volt", mondja Thomas Weinmann.

Az előforma felépítésénél Thomas Weinmann és csapata egy fontos pontot vett még szemügyre: a teljes anyagzárást a hagyományosan előállított alaplemez és a rányomtatott rész között. "1.2343 ESU alaplemezekre nyomtatunk. Még mikroszkóp alatt sem láthatók lyukak, repedések vagy hasonlók. Tehát hibriden is abszolút anyagzárók vagyunk - egyetlen alkatrészt hozunk létre", magyarázza.

A 3D-nyomtatásnak köszönhetően a folyamathő homogén és folytonos elszállításához szükséges kontúrközeli hűtés már nem is kérdés, mivel ezzel a technológiával ezidáig elképzelhetetlen csatornavonalak valósíthatók meg, amelyek szinte mindenhova elvezethetők. Ilyen szerszámmagokat hagyományosan nem lehetne megvalósítani. Ezzel gyakran olyan műanyag idomok is gyárthatók, amelyeket a konzervatív szerszámtechnikával nem vagy csak a minőség romlásával lehetne előállítani.

Távlatok

A TruPrint 5000-nek köszönhetően a H&B teljesítheti követelményeit a minőség és gazdaságosság területén. Hans Böhm ügyvezető: "Egy ilyen beruházást jól kell mérlegelni. De mivel mi nagyon technofilok vagyunk, ez nem volt nehéz. Óriási lehetőséget látunk a fém alapú 3D-nyomtatásban. És itt az elején valójában inkább a minőségről van szó, mint a költségekről." Számára a technológia, és ezzel a TruPrint 5000 mindent megváltoztatott, mivel nem normális fémről van szó, hanem szerszámacélról. Így a vállalkozó számára teljesen logikus volt, hogy a H&B Electronic szerszám- és formagyártása 3D-nyomtatással egy kezdeti technológiai ugrásból a közeljövőben új üzletággá fogja magát kinőni. Az első lépések már megvannak.

Állapot: 2023.09.26.