Micromachining verandert afbeeldingen van de koningin in kleine portretten

AMRC-ingenieurs Joe Thickett en Emma Parkin pronken met hun micromachinale portretten van de koningin. (Fotocredits:Starrag.)

Toen twee ingenieurs van de University of Sheffield (Engeland) wilden pronken met de microbewerkingscapaciteiten van het Starrag Bumotec frees-draai bewerkingscentrum, kozen ze voor een uniek project dat niet alleen indruk zou maken op operators van precisiebewerkingsmachines, maar ook op iedereen die van kunst houdt.

Ingenieurs Emma Parkin en Joe Thickett van het Advanced Manufacturing Research Center (AMRC) van de universiteit gebruikten het Bumotec-bewerkingscentrum om een ​​reeks kleine portretten van koningin Elizabeth II, tot slechts 1,4 mm breed, op messing te reproduceren. Het ingewikkelde detail van het hoofd van de koningin kan alleen worden gezien door een krachtige microscoop.

"We kozen voor het portret van de koningin omdat we iets wilden doen dat op een munt lijkt, omdat het herkenbaar is", zegt Parkin. "Mensen kennen over het algemeen de grootte van een munt, dus om het te verkleinen en toch het gezicht van de koningin erop te houden, betekent dat er een 'wauw'-factor is."

Het miniatuurkunstwerk is gemaakt om de industriële kennis van de AMRC Machining Group op het gebied van microbewerking te demonstreren om Britse bedrijven te helpen opdrachten binnen te halen. “We wilden onze partners en de industrie laten zien wat haalbaar is; dat we met een nauwkeurigheid van 0,001 mm kunnen werken op werkstukken zo klein als 1,5 mm en details kunnen behouden.”

Vier zeer gedetailleerde Queen's-koppen - met een diameter van 11,2 mm, 7 mm, 2,8 mm en 1,4 mm - werden geproduceerd door de Bumotec s191 op een enkel cirkelvormig stuk messing met een diameter van 25 mm.

De Bumotec s191H draaifrees is één van de acht Starrag machines op het AMRC. Het werd door de ingenieurs gebruikt om vier koninginnenkoppen te produceren met een diameter van 11,2 mm, 7 mm, 2,8 mm en 1,4 mm op een enkel cirkelvormig stuk messing met een diameter van 25 mm.

Ze gebruikten Sandvik micro-vingerfrezen om de basisvorm van het ontwerp te bereiken voordat ze overstapten op kleine kogelneusfrezen. De kleinste had een diameter van slechts 0,2 mm voor de gedetailleerde contouren.

Het Bumotec-bewerkingscentrum met 65 mm barcapaciteit, bartoevoersysteem en hogedruk (3-pk) koelmiddel kan zeer nauwkeurige (tot +/- 2,5 micron) bewerkingsoplossingen realiseren binnen zijn X-, Y- en Z-assen, variërend van 410 mm, respectievelijk 200 mm en 400 mm dankzij lineaire aandrijvingen en hoge thermische stabiliteit.

Om een ​​beeld te krijgen van het gezicht van de koningin, hebben AMRC-ingenieurs een echte munt gescand met behulp van een 3D-microscoop die normaal is gereserveerd voor het detecteren van oppervlakteruwheid. Er waren een reeks foto's nodig die gelaagd waren om een ​​3D-beeld te creëren.

De hoofdspil van de machine wordt aangevuld met een subspil die zowel in horizontale als verticale vlakken kan draaien, voor multitasking-processen. De opties voor gereedschapsmagazijnen strekken zich uit tot 90 vakken op een machine met een ijlgang van 50 m/min en een spiltoerental van 30.000 (of 40.000) tpm, wat ook bijdraagt ​​aan de korte cyclustijden.

Als aanvulling op de machinecapaciteiten deed Parkin een beroep op de expertise binnen het AMRC om de op micromachines bewerkte portretten te maken.

“Om een ​​beeld te krijgen van het gezicht van de koningin, hebben we een echte munt gescand met behulp van een 3D-microscoop die normaal is gereserveerd voor het detecteren van oppervlakteruwheid. Er waren een reeks foto's nodig die in lagen werden opgebouwd om een ​​3D-beeld te creëren. Vervolgens werd dat beeld omgezet in een STL-bestandsformaat, dat vervolgens werd geüpload naar Siemens NX 12 CAD voor het genereren van het bewerkingsprogramma.”

Ze voegt eraan toe:"We begonnen te snijden op een diepte van 4 mm om het bulkmateriaal te verwijderen, en gingen toen kleiner, en toen we bij de afwerking kwamen, deden we micron 'overstappen'."

Parkin hoopt dat het muntreplicaproject zal leiden tot verdere micromachinale R&D en commerciële projecten voor het AMRC, dat deel uitmaakt van de High Value Manufacturing Catapult. Catapult biedt toegang tot R&D-faciliteiten en expertise die anders voor veel bedrijven in het VK onbereikbaar zouden zijn.

Starrag VS | 859-534-5201 | starrag.com/nl-nl