Гибкие шарниры

Другие применения

Беритесь за самые сложные задачи

Быстрый оборот. Мелкосерийные специализированные детали. Сложные компоненты и геометрические формы, которые невозможно получить механической обработкой. С помощью технологий и опыта компании Stratasys Вы можете справиться с этими и многими другими производственными задачами.

Использование растворимых внутренних элементов FDM для производства сложных деталей

Обзор

Сложные детали производятся с использованием закручивания, обертывания, литья и наложения различных сочетаний материалов и каучуков на формы, макеты, шаблоны, сердечники и оправы. Производство полых составных частей по определенному шаблону может представлять определенные производственные трудности. Одним из способов преодоления этой трудности является использование двустворчатого зажимного устройства для размещения двух половинок (и их последующего соединения) или для размещения отдельного экземпляра для работы с внутренними поверхностями.

Области применения

В прошлом многие компании, использовавшие двустворчатые зажимные устройства, производили с их помощью сложные детали, задействуя CNC-фрезерные станки для изготовления шаблона из полиуретановых плит, которые затем использовались для изготовления форм. Расходы, связанные с этим подходом, очень высоки, уходит много время на производство, особенно если шаблон производится на станке субподрядчиком. По этим причинам многие компании перешли на производство шаблонов с использованием моделирования методом послойного наложения расплавленной полимерной нити. Технология FDM представляет собой аддитивный процесс производства, который наращивает слои пластика на детали, руководствуясь данными, полученными из CAD-файлов. Технология FDM обеспечивает значительную экономию времени и средств, позволяя изготавливать шаблоны быстрее и по более низкой цене.

Однако даже после улучшенного изготовления шаблонов компании, изготавливающие полые составные формы, пытаются совладать с емким по времени процессом укладки. После изготовления шаблона, как правило, три дня уходит на создание форм и укладки деталей с использованием этого метода. Требуется, как правило 12 – 15 ч. прямого труда, остальное время модель сохнет.

Новый подход предоставляет значительные улучшения для производства малых объемов так как форма заменяется на растворимый внутренний элемент FDM. Растворимые внутренние элементы значительно уменьшают время производства и трудозатраты, устраняя потребность в изготовлении формы и сокращая время, необходимое для укладки детали. Вместо сложного процесса размещения двух половинок формы с последующей укладкой каждой половины и склеиванием двух половинок вместе, композитная ткань оборачивается вокруг растворимого сердечника. После высыхания детали сердечник попросту растворяется.

Природа аддитивного производства делает возможным использовать технологию FDM для производства более сложных геометрических фигур, чем при использовании любых других сердечников. Во многих областях применения свобода проектирования означает более высокие показатели производительности и сокращение расходов. Растворяемые сердечники FDM достаточно прочны, чтобы выдержать нагрузки сложных производственных процессов. Кроме того, отсутствует риск повреждения детали при извлечении сердечника, так как тот попросту растворяется при погружении в жидкость.

Обзор процесса

Для производства растворимых сердечников FDM требуются внести два изменения в стандартный процесс FDM. Во-первых, сердечник разработан таким образом, что его внутренняя структура практически полая. Во -вторых, прочный термопластик обычной FDM-детали необходимо заменить на растворимый материал, который, как правило, используется для создания поддерживающих структур детали. Сердечник может быть изготовлен двумя разными способами. Один способ – это создание неполой трехмерной модели и использование возможности частичного заполнения, тогда как в Insight — программном обеспечении для подготовки машины Fortus к печати — можно автоматически создать внутреннюю структуру, которая уменьшает до минимума внутренний объем сердечника. Второй подход заключается в создании (в CAD) внутренней структуры, которая поддерживает температуру и давление сердечника ниже температуры и давления формы, что способствует притоку раствора для ускорения растворения сердечника. Оба этих подхода снижают до минимума использование материалов, время на построение и промывку.

Интеграция растворимых сердечников FDM в производственный процесс не представляет особого труда. Никаких изменений процесса в плане высыхания состава и удаления сердечника не требуется. Цикл сушки также остается неизменным, однако температуры должны быть ограничены во избежание искривлений. В целом, составные части с сердечниками FDM должны высыхать при температурах менее 250 °F (121 °C) и при давлении менее 50 фунтов на дюйм (345 кПа). Единственным изменением в процессе является то, что после высыхания составной части сердечник растворяется в жидкости. Для этого деталь помещается в систему Stratasys WaterWorks.

Свидетельство клиента

После заездов у инженеров компании Joe Gibbs Racing (JGR) есть всего три дня, чтобы продиагностировать проблему, найти решение и реализовать это решение, прежде чем машина будет отправлена на следующие заезды. Способность JGR переходить от концепции непосредственно к производству детали позволило победить на трех чемпионатах и стать одной из лучших команд в гонках NASCAR.

В воскресенье лопнула шина на одной из машин JGR и технические специалисты обнаружили, что проблема связана с выходным патрубком, по которому подавался воздух для охлаждения шины. В прошлом потребовалось бы больше недели, чтобы разработать новый концептуальный дизайн выходного патрубка, создать патрубок и оценить прототип FDM, создать форму с помощью шаблона FDM и сформировать составную деталь. Этот процесс не мог быть завершен вовремя, так чтобы деталь уже была готова к следующему заезду.

JGR использует растворимый сердечник FDM для значительного снижения времени, необходимого для изменения конструкции патрубка и создания производственной детали. В понедельник инженер JGR создал новый выходной патрубок для закачки воздуха через борт шины, – именно такой патрубок, какой нужен для ее охлаждения. Затем этот специалист создал концептуальную модель в системе Stratasys Fortus, на что у него ушло всего четыре часа. После нескольких проб концептуальной модели и подтверждения ее применимости к текущим нуждам инженер создал растворимый сердечник FDM. Итоговая деталь из углеволокна была уложена на композитный сердечник. После высыхания детали сердечник был растворен. Новая деталь была готова в среду, как раз вовремя, чтобы ее можно было установить на машину перед отправкой на очередные соревнования.

Как можно сравнить использование компанией JGR растворимых сердечников FDM c работой на двустворчатом зажимном устройстве?


Метод

Затраты

Время

Труд

Шаблон FDM и форма на двустворчатом зажимном устройстве

USD $350

3 дней

15 часов

Растворимый внутренний сердечник FDM

USD $90

1 день

2 часа

ЭКОНОМИЯ

USD $260 (74%)

2 дня (66%)

13 часов (87%)

Stratasys Ltd. © 2015. All rights reserved. See stratasys.com/legal for trademark information.