Druk 3D w narzędziach wg voestalpine High Performance Metals

     Podstawą dobrego produktu jest materiał z jakiego jest wykonany, to jest podejście voestalpine.  Narzędziowcy doskonale rozpoznają marki należące do koncernu voestalpine – Böhler, Uddeholm i  oferowane stale narzędziowe. W ostatnich latach koncern wprowadził na rynek proszki stali  narzędziowych, dzięki czemu  wzbogacił swój asortyment i dostarcza wszystkie możliwe formy stali –  bloki, płyty, wałki, pręty i proszki stalowe. Oferując opatentowane proszki do druku 3D (AM) voestalpine skupia się na konkretnych aplikacjach  narzędziowych czym przewyższa standardowe rozwiązania. Wybierając konkretny materiał musimy  mieć pewność, że jego jakość jest odpowiednia. Najważniejsze są czynniki takie jak:

    • skład chemiczny
    • rozkład wielkości cząstek
    • kształt cząstek
    • sypkość
    • gęstość proszku.

    Poza samą jakością proszku, badaną w laboratoriach naszych hut Böhler i Uddeholm, dochodzą jeszcze  parametry takie jak wilgotność i zawartość tlenu, które muszą być kontrolowane w trakcie procesu  produkcyjnego.

    Parametry proszków dobierane są  w zależności od dedykowanej technologii wytwarzania, a zmiana  jednego z nich wpłynie na końcową jakość części. Np. dla technologii PBF (ang. Powder Bed Fusion –  budowanie komponentu warstwa po warstwie) stosuje się gradacje 15-45µm, a dla DMD (ang. Direct  Metal Deposition – laserowe napawanie proszku metalowego)  stosuje się gradacje 45-150 µm.Technologia produkcji proszku jest znana od kilkudziesięciu lat, jednak dopiero teraz z pełną  świadomością możemy powiedzieć, że jest dobrze dopracowana a wytwarzane proszki w pełni  użyteczne do produkcji narzędzi. Proszki stalowe, powstające w laboratoriach austriackiej i szwedzkiej  huty, są wielokrotnie badane i modyfikowane aby oferowany produkt był najwyższej jakości i spełniał  wymagania branży. voestalpine High Performance Metals Polska , jako czołowy dostawca stali dla przemysłu narzędziowego dostarcza szereg gatunków materiałów proszkowych do wytwarzania przyrostowego.

    Huta Uddeholm produkuje proszek AM  Corrax, który jest dedykowany dla narzędzi, gdzie wymagana jest odporność na korozje i znakomita  polerowalność. Głównym zastosowaniem proszku są wkładki z chłodzeniem konformalnym  w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Dostępny jest zarówno jako stal konwencjonalna i materiał  proszkowy. Pozwala to na łączenie wykonania konwencjonalnego z drukiem 3D, gdzie po odpowiednim  procesie obróbki cieplnej uzyskujemy podobne twardości i właściwości mechaniczne. Łączenie  technologii jeszcze bardziej sprzyja inwestycji w technologie przyrostowe.

    Huta BÖHLER produkuje proszek stali do pracy na gorąco Böhler W360 AMPO, ta stal również jest  dostępna w wersji konwencjonalnej. Stal stosowana jest głównie do produkcji wkładek z chłodzeniem konformalnym służących do ciśnieniowego odlewania aluminium. Charakteryzuje się  dużą wytrzymałością i twardości – nawet do 57HRC. Ma również bardzo dobrą odporność na powstawanie siatki pęknięć, która często pojawia się przy odlewaniu aluminium. Stosowany jest  również w formach wtryskowych do tworzyw sztucznych, gdzie wymagana jest duża udarność rdzeni. Technologie przyrostowe rozwijają się bardzo szybko, odkrywane są nowe możliwe zastosowania  elementów drukowanych. voestalpine jest blisko swoich klientów, przez co może szybko odpowiadać na zapotrzebowanie rynku wypuszczając kolejne materiały proszkowe dedykowane do konkretnych,  często innowacyjnych, zastosowań.

    voestalpine High Performance Metals Polska nie jest tylko dostawcą stali, przede wszystkim jest  dostawcą rozwiązań. Dostarczając  komponenty voestalpine bierze na siebie pełną odpowiedzialność za jakość stali ale również za kolejne  etapy wykonywania elementu – obróbkę cieplną, obróbkę mechaniczną, druk 3D czy powłoki PVD – czyli za cały projekt. Każdy etap jest bardzo ważny ale dopiero umiejętne ich zastosowanie w jednym  projekcie przynosi klientowi wartość dodaną w postaci np. zwiększenia wydajności czy żywotności narzędzia. Bardzo ważną rzeczą jest współpraca z klientem, codzienne rozmowy i zaangażowanie  inżynierów pozwalają zrozumieć istotę problemu i dobrać odpowiednie procesy technologiczne.  Wspólna praca inżynierów materiałoznawstwa, inżynierów aplikacji, inżynierów symulacji sprawia, że  ustalony proces produkcji jest optymalny i uwzględnia wszystkie możliwe czynniki.

    Proces wykonywania komponentu w technologii przyrostowej możemy podzielić na cztery szerokie,  powiązane ze sobą etapy: projektowanie i inżynieria, wybór proszku stalowego, produkcja AM i obróbki wykończeniowe.

    Każdy etap obejmuje kilka elementów procesu, wymagających odrębnej wiedzy specjalistycznej:

    1. Projektowanie i inżynieria – rozpoczyna się od zrozumienia i zdefiniowania założeń technicznych i warunków eksploatacji projektowanego elementu. Przy projektowaniu wykonywanych jest wiele symulacji wytrzymałościowych i optymalizujących by spełnić  wszystkie założenia.

    2. Wybór proszku stalowego – bardzo ważny etap, który często decyduje o powodzeniu projektu. Różnice we właściwościach oferowanych proszków stalowych decydują o możliwości jego zastosowania w danej aplikacji.

    3. Produkcja AM – obejmuje ustawianie parametrów dla procesu AM, wydruk komponentu przy użyciu drukarki 3D oraz oczyszczenie modelu z proszku, który został w kanałach i usunięciu struktur podporowych.

    4. Obróbki wykończeniowe – w pierwszych trzech etapach stworzyliśmy struktury wewnętrzne i kształt z naddatkiem na obróbkę wykończeniową  Na tym etapie nadajemy odpowiednie właściwości mechaniczne przez obróbkę cieplną i mechaniczną. Wykonujemy ostateczną  strukturę powierzchni (polerowanie, drążenie czy nakładanie powłok).

    Rozdzielenie tych etapów pomiędzy różne firmy wymaga od menadżera projektu posiadania dużej  wiedzy technicznej i zdolności organizacyjnych. Z kolei niedotrzymanie rygoru technologicznego na  jednym z etapów produkcji zostanie uwidocznione na kolejnym lub już po uruchomieniu produkcji.  Zazwyczaj w takiej sytuacji trudne i kosztowne jest dochodzenie gdzie popełniony został błąd.

    Na przykład  proszki stalowe są bardzo wrażliwe na wilgotność i mogą się utleniać jeśli zostaną nieumiejętne zamknięte . A źle dobrane parametry procesowe mogą powodować pory, pęknięcia  czy deformacje.

    Druk 3D to technologia, która może przynieść firmie wymierne korzyści, takie jak poprawę jakości  detalu czy skrócenie czasu cyklu. Elementy wykonane w technologii druku 3D z odpowiednim  partnerem, jakim jest voestalpine High Performance Metals Polska, dają gwarancję wysokiej jakości   i trwałości narzędzi. Jesteśmy firmą, która nie tylko wykonuje usługi druku 3D ale firmą, która  podejmuje się realizacji całego projektu, analizy kosztów, doboru odpowiedniego materiału   i oczywiście samego wydruku, a finalnie dostarczy komponent o pożądanych właściwościach.

     


     

    Utrzymanie form wtryskowych z chłodzeniem konformalnym wykonanych w technologii druku 3D.

    Obecnie produkowanym elementom z tworzyw sztucznych stawiane są coraz bardziej rygorystyczne wymagania jakościowe, a jednocześnie oczekuje się obniżenia kosztów produkcji. Takie wymagania możemy spełnić wchodząc w zaawansowane technologie produkcji jak np. druk 3D. Technologia polega na laserowym przetapianiu kolejnych warstw proszków stalowych (ang. DMLS Direct Metal Laser Sintering).
    Wkładki formujące w formach wtryskowych z chłodzeniem konformalnym, wykonane w technologii druku 3D proszków stalowych, przynoszą wymierne korzyści. Do najważniejszych można zaliczyć skrócenie czasu cyklu, poprawę jakości detalu czy wydłużenie żywotności rdzeni. Technologia druku 3D daje nam niemalże nieograniczone i bezkompromisowe możliwości swobodnego projektowania, doprowadzenia chłodzenia tam gdzie jest ono potrzebne.
    Zwiększanie wydajności i utrzymanie wysokiego poziomu jakości produktu nakłada na użytkowników form obowiązek ciągłej dbałości o narzędzie, niezależnie od wybranej metody wykonania. Druk 3D kanałów daje nam ogromne możliwości, a nie wymaga od użytkowników nadzwyczajnego traktowania.
    Współpraca voestalpine z liderami produkcji na rynku krajowym i zagranicznym pozwoliła zbadać najważniejsze czynniki wspomagające i przedłużające żywotność / wytrzymałość form. Praktyka naszych specjalistów i możliwość obserwacji działań producentów i użytkowników form wtryskowych pozwala określić czynniki bardzo konkretnie.
    Przede wszystkim Stal. Dobierając odpowiedni gatunek stali należy skupić się nie tylko na właściwościach mechanicznych, twardości czy polerowalności. Należy rozważyć zastosowanie stali nierdzewnej. voestalpine ma w ofercie proszki stali nierdzewnych przeznaczone do wykonywania elementów form wtryskowych. Są to stale dobrze znane i powszechnie stosowane w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Zastosowanie stali odpornej na korozje eliminuje nie tylko powstawanie zanieczyszczeń w chłodziwie ale zmniejsza również ryzyko powstawania pęknięć, które zazwyczaj zaczynają się w miejscach wżerów.

    Efektywność obwodów chłodzących spada głównie ze względu na osady, a przyczyny ich powstawania można doszukiwać się w korozji, kamieniu kotłowym, bakteriach czyli generalnie w złej jakości wody . Chłodziwo ma ograniczoną możliwość odbioru ciepła, 1mm warstwa kamienia kotłowego zmniejsza efektywność chłodzenia o ponad połowę. Każde przedsiębiorstwo powinno wypracować indywidualny proces uzdatniania wody w oparciu o przeprowadzone badania. Należy podkreślić, że wiele z powyższych problemów rozwiązuje zastosowanie glikolu jako medium chłodzącego. Jeżeli nie jest to możliwe w danej chwili dla całego obwodu, zalecamy naszym klientom zastosowanie zamkniętego układu z chłodziarką tylko dla formy z chłodzeniem konformalnym, szczególnie jeżeli zdecydowaliśmy się na kanały o średnicach 2-4mm.
    W obiegu chłodzącym, w którym zastosowaliśmy wkładki z chłodzeniem konformalnym, filtry są wyposażeniem obowiązkowym. Powszechnie stosuje się filtry 100 – 200 µm – zapewniają dobrą filtrację i nie powodują dużego spadku ciśnienia przepływu. Dobrą praktyką jest stosowanie filtrów na wyjściu z formy, gdzie cząsteczki od razu są zatrzymane i nie trafiają do obiegu. Producenci dostarczają różne rozwiązania dostosowane do wymagań konkretnej wtryskowni.
    Gdy zadbaliśmy już o odpowiednią jakość medium chłodzącego, pozostaje utrzymywanie obiegu w czystości. Rozwiązanie jest dosyć oczywiście – regularne sprawdzanie i czyszczenie kanałów używając środków i urządzeń czyszczących. Myjki ultradźwiękowe dają świetne rezultaty. Wymaga to, co prawda, zdemontowania wkładek czy rdzeni, a sam proces zwykle trwa kilka godzin ale za to efekt rekompensuje poświęcony nakład pracy. Podczas czyszczenia kanałów, jednocześnie konserwacji poddawane są inne miejsca m.in. odpowietrzenia czy trudnodostępne wybrania formujące żeberka. Bardzo istotne jest pierwsze uruchomienie formy i usunięcie wszystkiego co mogło pozostać w kanałach w trakcie produkcji, wióry, opiłki czy smary.
    Dobrze zaprojektowane chłodzenie to najważniejsza rzecz, z którą mierzą się konstruktorzy form wtryskowych. Dopuszczenie do powstania w nim korozji, kamienia czy innych elementów zmienia warunki przyjęte do projektowania i określenia wydajności chłodzenia. Wkładka wykonana w technologii druku 3D jest częścią całego układu chłodzenia, o który również musimy dbać. Kilka stosukowo prostych kroków pozwoli uniknąć problemów związanych ze spadkiem jakości produkowanych elementów jak również nieprzewidzianych przestojów i napraw. Dbałość o układ chłodzenia spoczywa na użytkownikach niezależnie od wybranej technologii wykonania. Podsumowując druk 3D nie zwiększa trudności w utrzymaniu formy, a korzyści z jego stosowania motywują rozwój nowoczesnej technologii w każdej firmie.

    Użyj nowszej przeglądarki.

    Używasz przestarzałej przeglądarki.

    Podczas korzystania ze strony mogą się pojawić błędy.