От технологичен скок до ново направление в дейността

Предизвикателства

В H&B около 340 служители произвеждат и пластмасов корпус за техника за автоматизация по метода на леенето под налягане. Между другото, външният вид също е много важен. Например при произведена от H&B по задание кутия за актуатори/сензори, зад прозрачен пластмасов прозорец има диоди. В този случай инструментът се нуждае от много фини и близки до контура охлаждащи канали, за да може по време на производството пластмасата да отдава своята топлина контролирано и равномерно и бързо да се охлажда. Тъй като използваната при това приложение пластмаса става матова, когато се охлажда бавно. По принцип при леенето под налягане за охлаждането важи: възможно най-бързо, възможно най-хомогенно. Хомогенността води до качество, а бързината съкращава продължителността на цикъла, вследствие на което намаляват разходите за брой.

Досега компанията е използвала вложката за инструмент без темпериране близо до контура, но отново и отново е трябвало да се бори с мътни прозорци и висок дял на брака. Наистина, експертите по инструменти в H&B от дълго време са използвали в различни инструменти принтирани вложки с темпериране близо до контура, но не са били доволни от наличните досега за метода L-PBF стомани за наслояване, всички преди 1.2709. И така е взето решението тук да се заложи на адитивно производство с познатата и харесвана от производителите на инструменти стомана за гореща обработка 1.2343, и то със собствения 3D принтер.

В сравнение със стоманата за наслояване 1.2709, подобрената стомана H11 (1.2343) носи някои предимства, например свързани с износоустойчивост, топлопроводимост, твърдост в горещо състояние, топлоустойчивост и възможност за полиране. Финалните характеристики на материала се настройват с подобряване, затова тя е по-подходяща за приложения в производството на форми. Благодарение на въглеродното съдържание и по-лошата заваряемост, произтичаща от него, тя все пак поставя високи изисквания към използвания метод L-PBF.

Решения

Тук се включва TruPrint 5000 на TRUMPF – със своето предварително загряване до 500°C тя позволява надеждна по отношение на технологичния процес обработка на въглеродни инструментални стомани като 1.2343. TruPrint 5000 загрява подложната плоча до 500°C и по време на адитивното изграждане поддържа плочата и принтирания субстрат на тази температура. След стапянето на праха чрез лазерния лъч, това предотвратява падането на втвърдяващия се материал под температури, при които се образува твърд, чуплив мартензит. Стандартните за пазара принтери с предварително загряване до 200°C не са достатъчни за подобно ограничаване на температурния градиент. В най-лошия случай резултатът би бил негоден детайл с множество пукнатини.

Томас Вайнман се радва и на допълнителен бонус: „Обусловено от адитивното изграждане – частично създадена вана със стопилка, многократно частично повторно стапяне на намиращи се един под друг слоеве и ротацията на лазерните ленти на пластове – получаваме подобна дребнозърнеста метална структура, както при конвенционалния вариант на инструментална стомана по метода на електрошлаково повторно стапяне (ESU).“

Изпълнението

Additive Manufacturing започва там, където конвенционалните, субтрактивни производствени методи достигат своите граници. С опцията Preform Basic kann H&B може да комбинира предимствата на двата метода. Например произведено от H&B ядро на инструмент съдържа в долната зона част с темпериращи канали, които преминават вертикално нагоре и могат да се пробият и конвенционално в тази зона. Но следващата част с темпериращи канали трябва да се произведе адитивно, защото не е възможно да се пробива в близост.

За производството на ядрото на инструмента H&B използва конвенционално субтрактивно произведена основна плоча. Когато се зареди в принтера, с помощта на интегрирани в машината камери се извършва центриране на основната плоча и на геометрията за принтиране. Ако са заредени няколко основни плочи, всеки детайл може дори да се центрира индивидуално. След това се извършва адитивното изграждане. „С хибридно произведени по този начин детайли може да се спести изключително много време за принтиране, а следователно и разходи за принтиране, тъй като обемът за принтиране силно намалява. При едно от нашите първи ядра на инструменти потенциалът за икономия, отнесен към разходите за принтиране, беше ок. 42 процента“, казва Томас Вайнман.

Томас Вайнман и неговият екип много внимателно са разгледали важен въпрос при изграждането върху преформа: пълния контакт на материала между конвенционално произведената основна плоча и принтирания върху нея детайл. „Принтираме върху основни плочи от 1.2343 ESU. Дори под микроскоп не се виждат малки междини, пукнатини или подобни. И хибридно получаваме абсолютен контакт на материала – създаваме един детайл“, обяснява той.

Благодарение на 3D принтирането, вече не се обсъжда близкото до контура охлаждане, необходимо за хомогенното и бързо отвеждане на топлината от процеса, тъй като с тази технология могат да се реализират немислими преди разположения на каналите, които могат да се прокарат почти навсякъде. Такива ядра на инструменти не биха могли да се реализират конвенционално. Често с тях могат да се произведат дори пластмасови отливки, което не би било възможно с консервативна инструментална техника или би било само със загуба на качество.

Перспективата

Благодарение на TruPrint 5000 H&B може да изпълни своите изисквания към качеството и икономичността. Управителят Ханс Бьом: „Такава инвестиция трябва да се прецени добре. Но защото имаме голям афинитет към техниката, това ни се удаде лесно. В базираното на метали 3D принтиране виждаме огромен шанс. И там отначало става въпрос по-скоро за качеството, отколкото за разходите.“ За него технологията, а следователно и TruPrint 5000, коренно променя всичко, тъй като не се касае за нормален метал, а за инструментална стомана. Така за предприемача е логично, че производството на инструменти и форми с 3D принтиране ще се превърне за H&B Electronic в близко бъдеще от първоначален технологичен скок в ново направление в дейността. Първите стъпки са направени.

Състояние: 26.09.2023