Digital learning

Tooling er en generel betegnelse for dele eller værktøjer, der bruges i fremstillingsprocesser. Eksempler er jigs, holdere og fixturer til sprøjtestøbning, stempling, støbning, skæring og montering. Et værktøj kan bestå af flere komplekse dele.

Fremstilling af værktøj kan være kompliceret, tidskrævende og dyrt. Man skal ofte håndtere kompleks geometri, specifikke krav til delene, og monteringen tager tid og penge. Hvis noget går galt, og en del går i stykker, kan produktionsplanen blive vendt på hovedet, indtil der er lavet en erstatningsdel.

Påvirkning af produktionsprocessen

Værktøjer som sprøjtestøbe- eller ekstruderingsforme, gribere, matricer og skæreindsatser produceres ofte i meget små mængder og består af komplekse former og metal, der er vanskeligt at bearbejde. Derfor har værktøjer en betydelig indvirkning på produktionsomkostninger og leveringstider.

I bilindustrien koster værktøjsproduktion millioner, og produktionstiden for en bil løber op i flere år. Eksterne partnere, som du hyrer til værktøjsproduktion, har ofte korte deadlines og har derfor praktisk talt ikke tid til at se kritisk på designet og foretage forbedringer. Resultatet er, at der kan opstå fejl.

Udskrivning af 3D-metalværktøj

In-house 3D-metalprint giver mange muligheder for værktøjsfremstilling. Du kan producere værktøjer hurtigere og billigere. Du behøver heller ikke længere at tage hensyn til fræse- eller drejemaskiners begrænsninger i design og materialevalg. En fordel er, at du kan lave prototyper i det samme materiale, som du i sidste ende vil bruge. Det giver dig mulighed for at optimere dit design hurtigere, og du er ikke afhængig af tredjeparter.

I denne blog viser vi tre eksempler på værktøj baseret på 3D-metalprint. Konforme kølekanaler, værktøjsfyldning og endelig ekstruderingsdyser.

Konforme kølekanaler

Fordelene ved 3D-metalprint til værktøj er tydelige, når man producerer specialfremstillede sprøjtestøbeforme. Formproducenter ved, hvor udfordrende det er at fremstille komplekse værktøjer med traditionelle produktionsmetoder.

I applikationer som sprøjtestøbning og termoformning er køleprocessen afgørende. Afkølingen fylder helt op til 95 % af cyklustiden! Når plasten er sprøjtet ind i formen, skal materialet afkøles hurtigt og jævnt for at sikre kvaliteten. Formkonstruktører designer indvendige kanaler til at fordele kølemidlet jævnt umiddelbart efter indsprøjtningen. Hvis det ikke sker korrekt, opstår der svage punkter, eller det kan være nødvendigt at gentage hele cyklussen.

Sprøjtestøbeforme med konforme kølekanaler

Traditionelle fremstillingsteknikker fremstiller generelt kun lige kølekanaler. Mere komplicerede mønstre er betydeligt sværere at fremstille med disse teknikker.

Men med Desktop Metal hører det problem fortiden til. En stor fordel ved 3D-metalprint er, at du kan skabe konforme – eller lige – kølekanaler. Konforme kølekanaler har de samme konturer som emnet. Så du reducerer – eller eliminerer – køleproblemer og laver bedre dele til en lavere pris.

Holdere og jigs er designet til at spænde fast på de dele, der produceres. Udfordringen er at fordele kraften jævnt. Det kræver som regel meget komplekse konstruktioner, som ikke er lette at bearbejde. 3D-metalprint er også det helt rigtige til dette.

Brug af udfyldning med 3D-printet værktøj

Tværsnittet af sprøjtestøbeformen viser dig, hvordan fyldet (infill) er fordelt. Med Fabricate™-softwaren kan du nemt justere fyldet og emnets tykkelse. I dette tilfælde er der valgt en tykkere overflade på den del, der er orienteret mod værktøjet. Det gør efterbearbejdningen lettere, og emnet holder længere.

Alternative 3D-metalprintmetoder, såsom laserbaserede systemer, giver dig fordelene ved additiv fremstilling, men startomkostningerne og den komplekse drift gør det ofte for dyrt for små eller mellemstore ingeniørteams.

Ved at introducere 3D-metalprint i din produktionsproces kan du skabe prototyper og specialfremstillede værktøjer hurtigere. Desuden kan du fremstille værktøjer, der er mange gange mere komplekse, end CNC-maskiner tillader. Hvis en del (delvist) bryder sammen, kan du hurtigt udskifte den og undgå den længere leveringstid og de omkostninger, der er forbundet med at arbejde med eksterne leverandører.

Støbeforme til ekstrudering

3D-metalprint giver dig ekstra fleksibilitet i dit design. Du kan også skabe mere komplicerede strukturer. Men det reducerer også omkostningerne betydeligt. Det viser vi i nedenstående illustration af fremstillingen af en ekstruderingsdyse. Den er printet i 17-4 PH rustfrit stål. Takket være Studio System blev denne komplekse sekskantede ekstruderingsprofil lavet. 3D-metalprint reducerede omkostningerne pr. del med ca. 92 % i forhold til DMLS (Direct Metal Laser Sintering) og med 87 % i forhold til produktion med CNC-maskiner.

Omkostninger pr. vare

Studio System: $134

CNC: 1.000 DOLLARS

DMLS: 1.700 DOLLARS

Metal eller plastik?

Generelt fungerer værktøj bedre, når det er lavet af metal. Værktøj udsættes ofte for høje temperaturer og kemikalier. Plastdele deformeres, bøjes og slides hurtigere under disse forhold. Fremstillingsværktøjer af metal holder meget længere, er stærkere og stivere end plast. Det er især afgørende for anvendelser, hvor der anvendes stor kraft på delene. Metaldele kan derfor bruges meget oftere end plastdele.

Materialer

Studio System kan printe de bedst egnede materialer til værktøj effektivt og hurtigt:

• H13 værktøjsstål
• Inconel 625
• 17-4 PH rustfrit stål

For alle, der designer værktøj, giver 3D-metalprint fordele. Fremstilling af internt værktøj med en 3D-metalprinter producerer bedre dele og hurtigere end traditionelle fremstillingsmetoder. Tidslinjen er simpelthen uforlignelig.

Vil du vide mere?

Er du nysgerrig på mulighederne for 3D-metalprint i din produktionsproces? Så tjek det tidligere webinar ‘Applications for 3D metal printing’.

Eller kontakt os for skræddersyet rådgivning!