Microbewerking creëert miniatuur koninginportretten met ongeëvenaarde precisie

Toen twee ingenieurs van de Universiteit van Sheffield (Engeland) de micromachineerkundigheden van het Starrag Bumotec draai-freesbearbeitingscentrum wilden demonstreren, kozen ze een uniek project dat niet alleen precisie-werktuigmachine-operators zou imponeren, maar iedereen die kunst waardeert.

Ingenieurs Emma Parkin en Joe Thickett van het Advanced Manufacturing Research Center (AMRC) van de universiteit gebruikten het Bumotec-bearbeitingscentrum om een reeks kleine portretten van Koningin Elizabeth II te reproduceren, tot 1,4 mm breed, op messing. De complexe details van het hoofd van de koningin zijn alleen zichtbaar door een krachtige microscoop.

“We kozen het portret van de koningin omdat we iets wilden doen dat lijkt op een munt, omdat dat herkenbaar is,” zegt Parkin. “Mensen kennen over het algemeen de grootte van een munt, dus om het te verkleinen maar het gezicht van de koningin erop te behouden, betekent dat er een ‘wow’-factor is.”

Het miniatuurkunstwerk werd gemaakt om de industriële kennis van de AMRC Machineergroep op het gebied van microbewerking te demonstreren om UK-bedrijven te helpen orders te winnen. “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 behouden.”

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

Ze gebruikten Sandvik micro-eindfrezen om de basism vorm van het ontwerp te bereiken voordat ze overschakelden op kleine balneusfrezen. De kleinste was slechts 0,2 mm diameter voor de gedetailleerde contourbewerking.

Het Bumotec-bearbeitingscentrum met 65 mm staafcapaciteit, staafvoedingssysteem en hoge-druk (3 pk) koelvloeistof kan hoog nauwkeurige (tot +/- 2,5 micron) bewerkingsoplossingen bereiken binnen de X-, Y- en Z-assen, variërend van 410 mm, 200 mm en 400 mm respectievelijk, dankzij lineaire aandrijvingen en hoge thermische stabiliteit.

De hoofdas van de machine wordt aangevuld door een sub-spindel die in zowel horizontale als verticale vlakken kan draaien, voor multitasking-processen. Werkzeugmagazijnopties strekken zich uit tot maximaal 90 pockets op een machine die snelle verplaatsingssnelheden van 50 m/min en een spindelsnelheid van 30.000- (of 40.000-) toer/min heeft, wat ook bijdraagt aan snelle cyclus tijden.

Complementair aan de machinecapaciteiten, greep Parkin op de expertise binnen de AMRC om de micromachineerde portretten te creëren.

“Om een afbeelding van het gezicht van de koningin te krijgen, scande we een echte munt met een 3D-microscoop die normaal gereserveerd is voor het detecteren van oppervlakteruwheid. Het nam een reeks afbeeldingen die gelagen werden om een 3D-afbeelding te creëren. Die afbeelding werd dan omgezet in een STL-bestandsformaat, wat vervolgens werd geüpload in Siemens NX 12 CAD voor de generatie van het bewerkingsprogramma.”

Ze voegt toe: “We begonnen met snijden op 4 mm diepten om het bulkmateriaal te verwijderen, gingen dan kleiner in formaat, en toen we bij de afwerkoperaties ankamen, deden we micron ‘step overs’.”

Parkin hoopt dat het munt-replicaproject zal leiden tot verder microbewerkings-R&D en commerciële projecten voor de AMRC, die deel uitmaakt van de High Value Manufacturing Catapult. Catapult biedt toegang tot R&D-faciliteiten en expertise die anders buiten bereik zouden zijn voor veel bedrijven in het VK.

Starrag USA | 859-534-5201 | starrag.com/en-us