3D printen frezen bankschroef kaken

Het probleem met machinale bewerking van tegenwoordig is eenvoudig:het is duur en neemt te veel tijd in beslag. Tijd van een ervaren operator. Tijd op een dure machine. Tijd om op te zetten. Tijd om een ​​rol in handen te nemen.

Dit probleem wordt buitengewoon pijnlijk als het gaat om het bewerken van aangepaste gereedschappen - de productie van armaturen, mallen, mallen en patronen. Gereedschap is traditioneel een van de meest tijdrovende en kostbare onderdelen van het bewerkingsproces. Nogmaals, waarom is gereedschap zo pijnlijk?

Het is tijdrovend en kostbaar.

Ontvang een gratis proefstuk

Tijdrovend

Het typische proces om een ​​set aangepaste freeskaken in de hand te krijgen is:

Ontwerpbekken in CAD-software (computer-aided design)

1. Ontwerpblauwdruk/tekening van kaken in CAD

2. Keur ontwerp van kaken goed

3. Programmeer CNC

4. Plan bekken op CNC

5. Machinebekken op CNC

6. Wacht...

7. Lever kaken

Tegen de tijd dat de kaken worden afgeleverd, hebben maar liefst vijf verschillende mensen het tijdens het proces aangeraakt. Een ontwerpingenieur om de kaken te ontwerpen. Een manager die de blauwdruk/tekening aftekent. Een programmeur om de CNC te programmeren. Een ervaren machinist om de kaken te bewerken.

Wat gebeurt er als het deel dat de kaken moesten vasthouden, herhaald werd van Openbaring 1 tot Openbaring 2 en uiteindelijk tot Openbaring 3? Elke revisie resulteert in een revisie van de kaken en het hele proces begint opnieuw vanaf stap één.

Duur

Bij lage productievolumes weigeren fabrikanten de productie of rekenen ze een toeslag per eenheidskosten. Het inherente probleem met tooling is dat ze geen inkomsten genereren. De kosten voor een fabrikant voor het machinaal bewerken van een set freesbekken op een CNC zijn bijvoorbeeld machinestilstand, arbeid en overhead. Het machinaal bewerken van freeskaken helpt de winst van een fabrikant niet. Als de kaken nooit meer worden gebruikt, worden de kosten van de kaken gegokt en gespreid over de uiteindelijke, in productie lopende freeskaken of de inkomstengenererende onderdelen voor het eindgebruik, om de initiële kosten en de opeenvolgende herhalingen ervan terug te verdienen. wordt bewerkt.

Dit is waar additieve productie — in de volksmond bekend als 3D-printen — om de hoek komt kijken.

Aditieve productie

Naast meer vrijheid in ontwerp, verschuift additieve fabricage de gereedschappen drastisch van tijdrovend en kostbaar naar hands-off en betaalbaar. Voor eenmalige gereedschappen opent additieve fabricage de deur voor fabrikanten om hun bedrijfsresultaten te verbeteren door de uitvaltijd, arbeid en overhead van de CNC-machine te verminderen tot alleen materiaalkosten. Zoals te zien is in afbeelding 1, is het uiterst betaalbaar om eenmalige tooling in 3D te printen in vergelijking met conventionele productie.

Additive manufacturing stroomlijnt de productie van eindgebruik, inkomstengenererende onderdelen door hun time-to-market drastisch te verkorten. Met additieve fabricage kunnen de kaken direct na het ontwerp worden bedrukt, waardoor het paradigma van de fabricage van gereedschappen volledig wordt verstoord.

Voorbij zijn de zware dagen van ontwerpen, ontwerpen, goedkeuren, programmeren, plannen, bewerken, inspecteren en herhalen; De tijd dat je een inkomstengenererende CNC moest vastbinden om één set kaken te bewerken, is voorbij; Voorbij zijn de dagen van het consumeren van de programmeerdagen van CNC-programmeurs om één set kaken te bewerken. Hoe sneller de tooling beschikbaar is, hoe sneller de eindgebruik, inkomstengenererende onderdelen kunnen worden bewerkt.

Lees onze Composites Design Guide

Hoe u freeskaken in 3D print

Bij het ontwerpen van freesbekken voor 3D-printen, zijn de drie voorwaarden inzicht in het ontwerp van freesbekken, CAD en Continuous Fiber Fabrication (CFF). De eerste en tweede voorwaarde spreken voor zich. Voor de laatste voorwaarde is 3D-printen van freeskaken een kwestie van oriënteren en versterken met CFF. Dus, wat is CFF?

Continue vezelfabricage (CFF)

Additieve productietechnologieën uit het verleden printen thermoplasten die te zwak zijn om de ruwe omgevingen van CNC-bewerkingen te weerstaan. Met de introductie van Continuous Fibre Fabrication (CFF) heeft Markforged de additive manufacturing-industrie ontwricht door te printen met continue vezels (koolstofvezel, Kevlar® en glasvezel) om thermoplastische geprinte onderdelen te versterken. De sterkte van de continue vezels wordt weergegeven in figuur 2.

Het naaldgelagerde werkstuk getoond in figuur 3 vereist bijvoorbeeld een vlakfreesbewerking op een van zijn vlakken. De freesbekken die voor die bewerking worden gebruikt, worden weergegeven in afbeelding 4.

De doorlopende vezels worden op het XY-vlak parallel aan de bouwplaat gedrukt, waardoor oriëntatie cruciaal is! Wanneer u overweegt hoe u een set freesbekken moet oriënteren voor afdrukken, is de sleutel tot succes inzicht in hoe de klemdruk op de kaken wordt uitgeoefend en hoe u continue vezels moet leiden om de klemdrukken tegen te gaan. De in figuur 4 getoonde kaken zijn bijvoorbeeld ontworpen om op het werkstuk te klemmen voor een vlakfreesbewerking. De klemdrukken zijn op de contactpunten in overeenstemming met het werkstuk. Op de contactpunten ervaren de kaken de klemdrukken als een samendrukkende kracht die wordt veroorzaakt door het werkstuk en de bankschroef, zoals weergegeven in figuur 5.

Om continue vezels optimaal te routeren om de compressiekrachten tegen te gaan, is het belangrijk om te begrijpen dat vezels het sterkst zijn in spanning. Bij het versterken van de freesbekken met doorlopende vezels, leidt u de vezel om het aantal vezels te maximaliseren dat op spanning kan worden gezet. In figuur 6 worden doorlopende vezels concentrisch rond de buitenwanden van het onderdeel geleid en door de compressiekrachten onder spanning gezet.

Doorlopende vezels onder spanning staan ​​de samendrukkende krachten weerstaan ​​om de kaken maatvast te houden. Het is belangrijk op te merken dat het gebruik van de bankschroef om de kaken te klemmen en te versterken tegen de afschuifkrachten over de afgedrukte lagen een sleutelrol speelt. Bij het overwegen van het ontwerp van de kaak, maximaliseert u de hoeveelheid oppervlaktecontact met de bankschroef.

Geavanceerde freeskaken voor 3D-printen

De volgende stap in het 3D printen van freesbekken is het creëren van een modulaire freesbek. In plaats van bijvoorbeeld de hele kaak af te drukken zoals weergegeven in figuur 4, kunt u overwegen een set harde kaken te gebruiken als de "spaties" en zachte kaken in 3D te printen als de "inzetstukken". Zoals weergegeven in figuur 7, is de machinaal bewerkte metalen kaak de "leeg" die in paars wordt weergegeven, en de 3D-geprinte, samengestelde zachte kaak is de "inzet" die in het groen wordt weergegeven. Aangezien de conforme geometrie verandert tussen verschillende werkstukken, kan één onbewerkt stuk materiaal voor veel wisselplaten dienen.

Hoewel CFF-bekken geweldig zijn voor het vervangen van aluminium bekken vanwege de pariteit in sterkte en niet-beschadigende aard van composieten, wat gebeurt er als het nodig is om stalen bekken te vervangen? Gebruikmakend van hetzelfde idee van modulariteit, kan de "blanco" worden bewerkt aluminium of 3D-geprint CFF, terwijl de "inserts" 3D worden geprint op het Metal X-systeem door een proces dat bekend staat als Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM). Met de huidige release van 17-4PH roestvrij staal en H13 gereedschapsstaal, behoudt het Metal X-systeem alle voordelen van 3D-printen, zoals conforme geometrieën, snelle doorlooptijden en lagere kosten, en voldoet het aan de materiaaleigenschappen die nodig zijn om staal te vervangen kaken.

De modulaire freeskaak, die overgaat van gereedschapsrekken naar een snelle, uitwisselbare oplossing, is de toekomst van de productie. Additive manufacturing verschuift productietools verder van tijdrovend en kostbaar naar nog praktischer en betaalbaarder.

Hoe u het beste 3D-freesbekken kunt printen

3D-printen van bankschroefbekken is geen hogere wiskunde, maar het vereist wel een fundamenteel begrip van het ontwerp van de bankschroef, CAD en CFF. De belangrijke stappen om te onthouden zijn:

(1) bepaal de klemdrukken op de freesbankbekken tussen het werkstuk en de bankschroef;

(2) kies een afdrukoriëntatie die vezels maximaliseert onder spanning tegen klemdrukken; en

(3) versterken met continue vezels onder spanning.

Geïnteresseerd in meer informatie? Praat met een van onze productspecialisten om te ontdekken waar 3D-geprinte onderdelen in uw bedrijf passen.

Contact