Rapid Prototyping Revolutieert Gietvormgieten voor Luchtvaart, Auto en Defensie

In de productie-industrie, met name in sleutelsectoren zoals luchtvaart, ruimtevaart, defensie en automobiel, bestaan de kerncomponenten overwegend uit metalen onderdelen. Een aanzienlijk deel hiervan heeft asymmetrische, irregulaire gekromde oppervlakken of complexe, fijnmazige structuren.

De productie van deze onderdelen gebeurt vaak via ontbindingstechnieken of gietvormgieten (investment casting). Gietvormgieten vereist een hoofdvorm of tussenvorm om metalen delen te repliceren. Het ontwerp en de fabricage van deze vormen zijn een knelpunt dat de productie van gietwerk belemmert.

Rapid-prototyping-technologie kan snel de waspatronen leveren die nodig zijn voor gietvormgieten. Dit lost problemen op in het traditionele gietproces, zoals de lange voorbereidingscyclus van waspatronen, hoge productiekosten en de moeilijkheid om complexe structuren zoals gekromde oppervlakken te produceren. Hierdoor worden productie-efficiëntie en fabricage-flexibiliteit aanzienlijk verbeterd.

Productieproces van Rapid Prototyping Technologie

• Rapid Prototyping Manufacturing (RPM) omvat vormgeefmethoden als SLS, SLA en SLM. Het integreert moderne technologische prestaties zoals CAD-technologie, numerieke besturing, lasertechnologie en materialentechnologie.
• In tegenstelling tot traditionele methoden begint het RPM-proces met het genereren van een 3D CAD-massamodel of oppervlaktemodel, het converteren naar het STL-bestandsformaat en het corrigeren van conversiefouten.
• Vervolgens worden de laagdata doorgegeven aan de rapid-prototyping-machine. Met additieve fabricage en laser als warmtebron wordt elke laag achtereenvolgens gesinterd of gesmolten en verbonden, tot het volledige deel klaar is.
• Bij de SLS-methode worden diverse sinteerbare poeders gebruikt, zoals paraffinewas, kunststoffen, laagsmeltende metaalpoeders of mengsels. Afhankelijk van de procesvereisten wordt het passende materiaal gekozen voor snelle productie van fysieke productmodellen.

Gecombineerd Proces van Rapid Prototyping en Gietvormgieten

Gietvormgieten is de meest nauwkeurige vormgevingsmethode van alle gietprocessen, met uitstekende herhaalbaarheid en minimale nabewerking. Het vereist het ontwerp en de fabricage van waspatronen of andere verbrandbare vormen.

Afhankelijk van de complexiteit en afmetingen duurt de productiecyclus meestal enkele weken tot maanden. Na het verkrijgen van de vorm is nog een week nodig om het gietstuk te produceren. Het grootste deel van de tijd gaat zitten in het bouwen van waspatronen en vormschillen, wat leidt tot dure vormkosten en tijdsverlies, vooral bij lage series.

RPM-technologie kan direct waspatronen voor gietvormgieten vormen zonder vormfabricage. Het waspatroon gemaakt met laser rapid prototyping (SLS) bestaat uit paraffinewaspoeder.

Het technologische proces: er wordt een laag poeder op de werktafel verspreid, en selectief gesinterd met een laserstraal onder computerbesturing (holle delen blijven poeder). De gesinterde delen verharden samen tot het vaste deel van het component.

Na afloop van een laag volgt de volgende, die stevig aan de vorige laag gesinterd wordt. Na complete sintering wordt het overtollige poeder verwijderd om het gesinterde waspatroon te verkrijgen.

RPM-technologie kent een brede materialenpallette. Paraffinepoeder dient voor waspatronen, keramisch poeder voor keramische schillen, en metaalpoeder voor metalen persvormen voor waspatronen.

De toepassing van rapid prototyping in gietvormgieten valt in drie categorieën:

• Vormen van waspatronen of lost-foam-patronen (prototypen voor gietvormgieten), gebruikt voor kleinseries, productontwikkeling of proefproductie van complexe gietstukken.
• Directe schilvorming voor kleinseries.
• Rapid prototyping van de hoofdvorm voor waspatroonproductie, gebruikt voor massaproductie.
• Deze methoden lossen het knelpunt van waspatroonfabricage in het traditionele proces op.

Conclusie

Het gebruik van rapid prototyping voor waspatronen in gietvormgieten voorkomt beperkingen in gietvormvorm en ontwikkelproces door metalen hoofdvormen. Dit verkort de ontwikkelcyclus drastisch, en de bespaarde vormkosten kunnen worden geïnvesteerd in R&D en productie van complexere, hogeprecisie, toonaangevende gietstukken.

Rapid prototyping en gietvormgieten zijn complementair. Zonder rapid prototyping blijft hoofdvormproductie het knelpunt van gietvormgieten. En zonder gietvormgieten zou de toepassing van rapid prototyping ook sterk beperkt blijven.