Een aangepast gereedschap voor kantbank nodig

In normale omstandigheden zou Olson een aangepaste afkantpers voor ponsen en matrijzen hebben besteld. Dit zou geen probleem zijn voor een grote bestelling, maar deze vereiste slechts een paar honderd delen. Hij kon een aangepaste tool echt niet rechtvaardigen.

Of kan hij? Het gereedschap kon natuurlijk niet met precisie worden bewerkt uit gereedschapsstaal. Maar moest het metal zijn? Zou het een hars of thermoplast kunnen zijn? Urethan kantpersgereedschappen worden immers al jaren gebruikt voor bepaalde oppervlakkritische toepassingen. Waarom kan geen aangepast remhulpmiddel worden afgedrukt?

Het potentieel van kunststof

Wanneer een fabrikant van een productiewinkel een 3D-printer ziet die een plastic onderdeel afdrukt, laag voor laag, komen talloze toepassingen voor de geest. Wat dacht je van een poka-juk armatuur bij de montage? Een armatuur om een ​​vreemd stuk voor inspectie te houden? Misschien speciale achteraanslagvingers op de kantbank voor het meten van uitdagende geometrieën?

Al deze toepassingen vereisen een voorbedachtingsvermogen, maar de betrokken gedrukte componenten staan ​​niet onder enorme stress. Niet zo met een kantpers gereedschap, natuurlijk. En zoals bronnen aangaven, is het ontwikkelen van een tool met additieve technologie meer dan alleen het selecteren van materiaal en het raken van afdrukken.

Een grote overweging is het kiezen van de afdrukmethode. Een veel gebruikte methode is gefuseerde filamentproductie (FFF), een materiaalextrusie-additief proces dat ook bekend is onder de eigen namen van Fused Deposition Modeling (FDM van Stratasys) en anderen. Bij dit proces zet een printkop een verwarmd materiaal, zoals een thermoplast, laag voor laag af.

Andere methoden vallen onder de categorie fotopolymerisatie van een vat. In deze processen werkt licht samen met een bak vloeibare hars en worden de blootgestelde harsgebieden omgezet in een vast deel. Processen zoals stereolithografie-apparatuur (SLA), digitale lichtverwerking (DLP) en digitale lichtsynthese (DLS) benaderen het proces op een andere manier, maar ze vallen allemaal in deze categorie.

Al jaren gebruikt het bedrijf 3D-printtechnologie in zijn eigen producten. Als u een plastic onderdeel ziet op een onlangs gekocht Wilson-klemsysteem, is de kans groot dat het onderdeel afkomstig is van een 3D-printer in de fabriek van Wilson. "We hebben nu ongeveer 25 onderdeelnummers die door additieve processen worden geleid", zei Rogers, "en we hebben nog eens 80 onderdeelnummers die in de nabije toekomst door additieve processen zullen worden geleid." Deze onderdelen hebben geen hoge productievolumes en het ontwerp van sommige kan vaak veranderen. Afdrukken verliest eenvoudigweg de bewerkingskosten van de bewerkings- of kunststof spuitgietmatrijzen. "En als we het ontwerp moeten veranderen, hoeven we ons geen zorgen te maken over gereedschap," zei Rogers. "Het enige dat nodig is, is een ECR [engineering change request], en we zijn goed om te gaan."

Met 3D-printers in eigen huis heeft Wilson's R & D-afdeling lang geëxperimenteerd met mallen, armaturen en vasthouden van werk. Veel van de kaizen-evenementen van het bedrijf eindigden met een verzoek voor een geprint poka-juk armatuur van een soort. In de loop der jaren hebben ingenieurs experimenten uitgevoerd en verschillende hulpmiddelen afgedrukt om te zien hoe ze onder druk zouden kunnen staan. In de afgelopen paar jaar zijn de R & D-inspanningen serieus begonnen en al deze tests hebben geleid tot de lancering van de additive division van het bedrijf in oktober 2018.

De divisie biedt twee diensten: gereedschappen voor kantpersen en gedrukte ondersteuningscomponenten. Als, bijvoorbeeld, een fabrikant een bedrukt remgereedschap nodig heeft, evenals een ondersteunend component van kunststof, zoals een prototype, een armatuur of een vorm voor een plaatwerk, dan kan het de 3-D-afdrukservice van Wilson gebruiken voor beide behoeften.

Het afdrukken van een kantbankgereedschap kan een stuk gecompliceerder zijn dan het afdrukken van een go / no-go-meter. "We hebben veel verschillende additieve technologieën en materialen geprobeerd," zei Rogers, "om te bepalen wat het beste zou werken als het gaat om levensduur, stress en deelkwaliteit, in verschillende configuraties. En na verloop van tijd hebben we de keuzes beperkt. "

Het bedrijf eindigde met een op hars gebaseerd proces, DLS, evenals een extrusieproces, FDM. "We hebben meer technologieën in huis, maar dat zijn de twee additieve technologieën die we zullen gebruiken om hulpmiddelen te drukken bij de lancering"

Rogers voegde eraan toe dat aangepaste gereedschappen beschikbaar zijn voor 14 mm dik koolstofstaal en thinner, met equivalente tonnagelimieten voor verschillende materiaalsoorten, afhankelijk van de treksterkte. De gereedschappen zullen de lengtes 12 inch en minder kunnen buigen.

Metaal en polymeercomponenten worden ook samen gebruikt. Het bedrijf heeft bijvoorbeeld aangepaste gereedschapssecties geprint met ingewikkelde inkepingen die ontworpen zijn om in één keer meer dan een dozijn kleine haakjes te vormen, en het monteerde die secties op stalen bases.

Zoals Rogers in een ander voorbeeld beschreef: "Als we bijvoorbeeld een zwanenhalsstempel hebben dat we moeten maken voor een laag-markering [oppervlakgevoelig-materiaal] -toepassing, kunnen we het werkende uiteinde van het gereedschap een polymeermateriaal laten zijn, maar de body van de zwanenhals is van staal. '

Centraal in dit alles staan ​​de levenscyclustests van het bedrijf. Rogers en zijn team hebben de slijtage van het gereedschap geanalyseerd tot 1000 bochten, waarbij het verschil in de kwaliteit van de onderdelen en de eigenschappen van de gereedschapsslijtage tussen de eerste en de laatste bocht werd onderzocht.

Dus hoe dragen deze afgedrukte hulpmiddelen? Het blijkt dat ze op dezelfde manier worden gedragen als conventionele precisie-grondgereedschappen in een luchtbuigingssituatie. De drie contactpunten - inclusief de twee schouderstralen en de ponstip - zullen eerst slijten. "En bij het laten zakken en munten komt de slijtage overal waar het materiaal over schuift [tijdens de bochtcyclus]," zei Rogers.

Wat het bedrijf kan bouwen, hangt af van de hoeveelheid die wordt gebruikt voor het afdrukken van het rendement en de treksterkte van een gedrukt gereedschap. Het identificeren van deze voor een specifieke, afgedrukte tool omvat testen en eindige elementenanalyse.

Een analyse is met name van belang bij het aanpakken van ongebruikelijke buiggeometrieën, wat natuurlijk een grote reden is om in eerste instantie een op maat gemaakt remgereedschap te bestellen. Dit omvat tools met meerdere bochten, zoals offsets en hoedkanaalgereedschappen, die meerdere bochten maken tijdens een enkele slag.

"Als we een vijfzijdige box in één hit vormen, als u FDM-printing gebruikt, zal de sterkte van het gereedschap in één richting zwakker zijn," zei Rogers. "We moeten er dus voor zorgen dat we het juiste materiaal gebruiken, zodat we die factoren kunnen compenseren. Of we kunnen overschakelen naar een hars [DLS] -afdrukproces, waardoor we een betere hechting tussen de lagen krijgen. "

Een 3D-geprint hulpmiddel is natuurlijk niet voor elke toepassing. "Als we gereedschapstaal maken, kunnen we het natuurlijk bouwen om aan de behoeften van een breed scala aan toepassingen te voldoen," zei Rogers. "Maar als het gaat om een ​​gedrukt hulpmiddel, moeten we wat selectiever zijn in wat we doen."

"Het gaat om de mogelijkheid om een ​​standaardtool te nemen en deze op een andere manier te produceren, en niet alleen om kortere doorlooptijden te bereiken," zei Beaupre, "maar kijk ook naar manieren om de volgende generatieversie van de tool te maken. ”

Rogers voegde eraan toe dat de afgedrukte gereedschappen niet noodzakelijkerwijs voor bewerkingen zijn die onderdelen tot toleranties moeten produceren die dichter dan +/- 0,010 inch liggen - zoals toepassingen in de nucleaire industrie waar de materiaaleigenschappen en buigprocessen van het werkstuk tot op de graad worden geregeld. Maar bedrukte gereedschappen kunnen voldoen aan de behoeften van de meeste precisiefabrikanten die binnen +/- 0,015 inch moeten buigen.

Rogers voegde eraan toe dat het grote voordeel komt in doorlooptijd, en hier kan 3D-printen een alomvattend probleem tussen custom-fabrikanten oplossen. Een offerteaanvraag houdt verschillende bochten in die - er is geen weg te komen - een speciaal hulpmiddel vereisen. De winkel kan de klus klaren, maar de tool is niet beschikbaar voor nog eens 6 tot 12 weken, afhankelijk van de leverancier. Dus voor de fabrikant is dat waarschijnlijk een situatie zonder aanhalingstekens. Als alternatief zou een winkel binnen een paar dagen de klus kunnen klaren met een gedrukt hulpmiddel. Wanneer en wanneer de klus iets meer wordt, kan de winkel een conventioneel geproduceerd aangepast gereedschap bestellen.

"We zijn al bezig met het afdrukken van gereedschappen voor sommige fabrikanten en de opdrachten die het meest logisch lijken, hebben betrekking op kleine oplagen, zoals 100 of 250 stuks," zei Rogers. "Met de afgedrukte tool kunnen ze binnen een paar dagen beginnen met het uitvoeren van de taak."

Additive and Sheet Metal Converge

Cincinnati Incorporated is al enige tijd een actieve speler in AM, niet met technologieën voor metaaladditieven, maar in plaats daarvan met extrusieprinters zoals de BAAM, het Big Area Additive Manufacturing-systeem. Een blik werpen op BAAM van veraf en je zou zweren dat het een lasersnijdend bed is, compleet met een portaal en balg. Kom dichterbij en je ziet het portaal een 3D-printkop laten bewegen, waarbij thermoplastic wordt afgezet om massieve onderdelen laag voor laag te maken.

Maar zelfs voordat het BAAM-initiatief begon, hadden ingenieurs in het bedrijf hun oog op iets veel kleiner.

"We begonnen met het printen van kantpersgereedschappen voordat we de grote printer hadden", zegt Mark Watson, marketingproductspecialist bij Cincinnati Inc. "We waren nog niet eens in de 3D-drukindustrie toen ik 3 begon te testen. -D gedrukte hulpmiddelen. Grote vragen waren: wat voor soort duurzaamheid halen we uit een 3D-geprinte tool en wat voor soort nauwkeurigheid kunnen we krijgen aan de kant? Hoe zou het kunnen vergelijken met stalen gereedschappen? We hadden 3D-geprinte gereedschappen die overeenkwamen met de geometrie van stalen gereedschappen die naast elkaar in een kantbank lopen. En we hebben een statistische analyse gemaakt van de voltooide onderdelen. "

"We waren echt onder de indruk," zei Watson. "We kregen bochten tot binnen een derde van een graad met de stalen tool, en we waren minder dan een halve graad met de gedrukte tool."

Toen het bedrijf zijn eigen grootformaat printer op de markt bracht, werd het concept van de remtoolbediening echter in de wacht gezet. In vergelijking met kleinere 3-D-printers heeft het BAAM-systeem een ​​relatief dikke hiel afgezet. Die hielgeometrie was cruciaal voor het succes van de machine bij het bouwen van grote onderdelen, maar het was niet geschikt voor het bedrukken van een kantbankgereedschap.