Huzalos szikraforgácsolás – A 3D-nyomtatás figyelemre méltó folyamatának megjelenése óta egy jelentős problémával kellett megbirkózni: hogyan válasszuk le a kinyomtatott 3D-s alkatrészeket az alaplemezről, de ennek vége!
Az összetett és kinyomtatott 3D-s alkatrészek mindaddig használhatatlanok, amíg le nem választjuk őket az alaplemezről. A leválasztás folyamata nem olyan egyszerű, mint amilyennek első pillantásra tűnik. Ahhoz, hogy részleteiben is megérthessük a 3D-s alkatrészek leválasztásának folyamatát, nézzük meg először, hogyan fejlődött az eljárás az évek során.
Kezdetben szalagfűrészt használtak
Minden pofonegyszerűnek tűnt. Az alaplemezt le kell szorítani egy sarokprofillal, majd az alkatrészt függőleges szalagfűrésszel le kell vágni. Sajnos hamar kiderült, hogy ennek az egyszerű módszernek több hátulütője is van:
Fűrészelt vágat – az, hogy egy szélességgel rendelkező vágatot fűrészelünk ki az anyagból, azt jelentette, hogy a 3D-nyomtatás során jelentősen több réteget kellett kinyomtatni, ami sok alkatrészt tartalmazó nagy alaplemezek esetén jelentősen megnövelte a nyomtatási időt.
A fűrészelt felület pontossága – a fűrészelt felület minősége és pontossága sok kívánnivalót hagyott maga után, és sok esetben költséges utókezelést kellett elvégezni, hogy a felület elérje a kívánt minőséget, illetve a tiszta felület eléréséhez több nyomtatott rétegre is szükség volt.
A finom keresztmetszetek károsodása – A fűrészelés során az alkatrészekre ható erők jelentősek, és az alkatrészek károsodásához vagy eldeformálódásához vezethetnek, különösen a keskeny falú alkatrészek esetén.
Szuperötvözet alkatrészek – Az Inconel és titán felhasználásával nyomtatott alkatrészek nagy kihívást jelentenek a fűrészelés tekintetében.
Következett a huzalos szikraforgácsolás
A huzalos szikraforgácsolással megoldódott a fűrészelési vágat, a felületminőség és a keresztmetszet károsodás problémája, azonban rögtön világossá váltak egyéb dolgok is:
Vágási sebesség – A szalagfűrészhez képest a huzalos szikraforgácsolás egy valódi lajhár. A vágási sebesség lényegesen kisebb. Ennek egyik oka a magasnyomású öblítés, amely a huzalos szikraforgácsolásnál megszokott eljárás, nem alkalmazható több 3D-nyomtatott alkatrész egyenetlen keresztmetszete esetén, illetve mivel gyakran a 3. ábrán láthatóhoz hasonló módon, külön sorokba rendezett alkatrészeket kell eltávolítani.
A leválasztás során fellépő károsodás – Mivel az alaplemezt úgy kell rögzíteni, hogy felülete párhuzamos legyen a függőleges huzallal, a levágott alkatrészek szükségszerűen vízszintesen helyezkednek el. Amikor a vágat elengedi őket, eldőlnek és leesnek, ezáltal megrongálódnak.
A leeső alkatrészek által okozott kár mellett, a leesést megelőző pillanatban az alkatrészek saját súlya alatt fellépő hajlítónyomaték deformálhatja a felületet, mielőtt az leválik. Képzeljük el, hogy egy kézifűrésszel fűrészelünk le egy rudat! Pontosan ez történik, mielőtt a fűrész áthatol a rúdon.
Szerszámköltség – Mivel a huzalos szikraforgácsolás teljes Z tengelyirányú elmozdulásának el kell férnie az alaplemezen, gyakran nagyméretű huzalos szikraforgácsoló berendezésre volt szükség. Napjaink huzalos szikraforgácsoló berendezéseinek mégis több tengelye van, és olyan funkciói, amelyek nem szükségesek a 3D-nyomtatott alkatrészek alaplemezről való leválasztásához. Ezért a huzalos szikraforgácsolást erre a célra használó vállalatok nagy összegben ruháznak be olyan szerszámokba, amelyeknek a kapacitására és funkcióira nem is lesz szükségük.
Az AgieCharmilles CUT AM 500!
A GF Machining Solutions, mint a huzalos szikraforgácsolás terén piacvezető vállalat, miután felismerte a 3D-nyomtatott alkatrészek leválasztásra előzőleg kifejlesztett eljárások buktatóit, olyan berendezést és eljárást alkotott meg, amely kizárólag arra szolgál, hogy leválassza a 3D-nyomtatott alkatrészeket az alaplemezről.
A forradalmian új, szabadalmaztatott AM500 a következő előnyöket kínálja:
- Nagyméretű munkatér: 500 mm x 500 mm x 500 mm
- Kis vágatszélesség: 0,20 mm vastagságú molibdénhuzal
- A vágás során fellépő erők kiküszöbölése: Szabadalmaztatott huzalos szikraforgácsolási/elektrokémiai megmunkálási eljárás
- A huzal újbóli felhasználása, 20 m/s huzalsebességnél
- A vágási felület szennyeződésének kiküszöbölése
- Nagysebességű vágás
- Az alkatrészek nem roncsolódnak: Az eljárás vízszintes huzalt és megfordított vágási pozíciót használ
- Egyszerű kezelés: Windows 10 HMI vezérléssel
- Alacsony üzemeltetési költség: Visszavezetett molibdénhuzal
- Nyomon követhető és azonosítható alkatrészek: Gyűjtő- és tartókosár
- Automatizálhatóság: Raklapozó rendszer használata
- Hosszú üzemidő: 600 órányi karbantartási ciklus.
Nézzük meg ezeket az előnyös tulajdonságokat részletesebben!
Nagyméretű munkatér – Az 500 mm oldalú kocka alakú munkatérben nemcsak nagy alaplemezek, de magas alkatrészek is könnyedén elférnek.
Kis vágatszélesség – A 0,20 mm átmérőjű huzal, illetve a precíziós alaplemez-szegélypozicionálás lehetővé teszi az AM500 felhasználói számára, hogy minimálisra csökkentsék a 3D-nyomtatás rétegeihez hozzáadott anyagmennyiséget. Mindez pedig komoly időmegtakarítást jelent nyomtatás közben.
A vágás során fellépő erők kiküszöbölése – Mivel a huzal és a munkadarab nem érintkezik fizikailag, nem áll fenn a veszély, hogy a vágás során megsérülnek az alkatrészek. A leválasztási felület pedig sima és pontosan a kinyomtatott alkatrész tengelyirányába mutat.
A vágási felület szennyeződésének kiküszöbölése – Egyes orvosi és repülőipari felhasználási területeken nem megengedhető, hogy a vágási felület rézzel vagy cinkkel szennyeződjön, ami viszont gyakran előfordul sárgarézből készült és bevonatolt szikraforgácsoló huzalok esetén. Az AM500-as molibdénhuzalt használ, így ez nem fordulhat elő.
Nagysebességű vágás – Az AM500 vágási sebessége sokkal nagyobb, mint a hagyományos huzalos szikraforgácsolásnál, egyes esetekben pedig megközelíti a szalagfűrész sebességét. Ez a nagy vágási sebesség több fejlett technológia együttes használatának köszönhető:
Nagy huzalsebesség – A huzalelőtolás sebessége 20 m/sec, ennél a sebességnél a huzal egyszerűen belerántja a vágatba a dielektrikumot, még több alkatrész egyszerre történő vágása esetén is. Ilyen sebességnél egy 5.000 méter hosszú csévélő orsó nem tartana sokáig, ám a CUT AM 500 újrahasznosítja a huzalt, oly módon, hogy egy másik orsóra csévéli vissza azt, majd megfordítja a csévélési irányt az eredeti orsóra. Ez a két orsó közti oda-vissza csévélés sokkal kisebb huzalfelhasználást tesz lehetővé.
Szabadalmaztatott vízalapú dielektrikum – Az ionmentes víz alapú dielektrikumban szabadalmaztatott adalékanyagok is találhatók, amely elősegítik a „vágatba húzást”, illetve növelik a vágási sebességet.
Szabadalmaztatott áramellátó rendszer – A nagymértékben az IPG Sinker rendszert használó tápellátás mind szikraforgácsolásra, mind elektrokémiai megmunkálásra alkalmas, ami növeli a huzalsebességet. Ez a tápellátás kétpólusú impulzus technológiára alapul, mellyel gyakorlatilag kizárt, hogy a vegyi anyagok megtámadják a titánt vagy egyéb érzékeny anyagokat.
Az alkatrészek nem roncsolódnak – A vízszintes huzal, a fordított elrendezésű leválasztási folyamat, illetve a tartókosár tiszta vágást és sérülésmentes alkatrészeket eredményeznek.
Egyszerű kezelés – A felhasználóbarát kezelőfelületen pár információ megadásával könnyen beprogramozható a leválasztás.
Alacsony üzemeltetési költség– Az AM500-as általában 5.000 méter hosszúságú, azonnal használható körbevezetett molibdénhuzallal működik, illetve szabványos Sinker szikraforgácsoló munkaközeg-szűrőt használ.
Nyomon követhető és azonosítható alkatrészek – Az AM500-as könnyedén átalakítható alkatrészgyűjtő kosárral rendelkezik, amelyet rekeszekre lehet osztani, hogy a leválasztott alkatrészeket eredeti helyzetükben fogja fel, így a további munkafázisok egymás utáni sorrendjébe könnyen beilleszthető.
Automatizálhatóság – Az AM500-as adagoló oldalára a raklapozó rendszer szerelhető fel, így automatizált be- és kirakodásra is képes.
Hosszú üzemidő – Az AM500-at úgy terveztük, hogy 600 órás karbantartási ciklussal működjön.
A következő feladatokat 600 óránként kell elvégezni:
- Huzalcsere
- Munkaközeg (dielektrikum) cseréje
- Munkaközeg (dielektrikum) szűrőjének cseréje
- Tápegység érintkező cseréje
- Ez a logikusan felépített 600 órányi karbantartási ciklus biztosítja a szünetmentes termelést hosszú időn keresztül.
A CUT AM 500 munka közben
Most, hogy megismerkedtünk ennek a forradalmian új berendezés alapvető tulajdonságaival, nézzük meg, hogyan működik. Az egész ott kezdődik, hogy az alaplemez/alkatrész szerelvényt ráhelyezzük az alkatrésztartó polcra.
A berendezés ajtaja nyitva van, és az adagoló oldali rész, mely jelen esetben raklapozó rendszerrel van felszerelve, adagolási helyzetben van.
Az alaplemezt közvetlenül a munkaasztalra is fel lehet szerelni, befogószerszám nélkül. Emellett a berendezést úgy terveztük, hogy nyitott legyen a teteje, így szükség esetén masszív alaplemezre helyezett nehéz alkatrészek is beemelhetők daru segítségével.
Az adagoló rekeszbe kerül az alaplemez.
Az alkatrészgyűjtő kosarat ezt követően az alkatrészek fölé szereljük fel, majd rögzítjük az adagoló rekeszhez. Miután az alaplemezt rögzítettük az adagoló rekeszhez, a CUT AM 500 B tengelye elkezd forogni, hogy megfordítsa az alkatrészek elrendezését. Megjegyzés: az ábráról a jobb láthatóság érdekében eltávolítottuk a kosarat.
A B tengely 180°-os fordulata befejeződött. Megjegyzés: az ábráról a jobb láthatóság érdekében eltávolítottuk a kosarat.
A tartály ajtajai bezárulnak és a tartály feltöltődik dielektrikummal. A Z tengely elmozdítja a vízszintes huzalt az alaplemez szintje alatti pontig, a huzalcsévélés megindul és a vágás elkezdődik az Y tengelyen szervo vezérléssel. A kosár kialakítása nem teszi lehetővé, hogy beleütközzön a huzalba a vágási folyamat során. Az alkatrészek levágását követően azok sérülésmentesen beleesnek a kosárba. A vágási folyamat végeztével a tartály leürítésre kerül, az ajtók kinyílnak és a kosarat eltávolítják. Az Y tengely visszatéríti a huzalt eredeti helyzetébe, majd a B tengely elkezd visszafelé forogni eredeti helyzetébe, majd az alaplemez készen áll a kirakodásra és cserére, így megkezdhető a következő vágás.
GF Machining Solutions
A GF Machining Solutions világszerte 2.800 embert foglalkoztat és a svájci Genfben, Losone-ban, Zandone-ban, illetve a Pekingben, Kínában vannak telephelyei. A szikraforgácsoláshoz felhasznált elektronikai berendezések a zandone-i üzemben készülnek. A GF Machining Solutions folytatja termékei és minőségi gyártásának hagyományát a huzalos szikraforgácsoló, Sinker szikraforgácsoló, maró- és lézeres megmunkáló berendezések széles választékával.
