Brza proizvodnja kalupa, Dr. sc. Damir Godec
Brza proizvodnja kalupa, Dr. sc. Damir Godec
Brza proizvodnja kalupa, Dr. sc. Damir Godec
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
This project is Funded by European Union<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Aditivne tehnologije za mala<br />
i srednje velika poduzeća
Additive Technologies for the SMEs<br />
<strong>Brza</strong> <strong>proizvodnja</strong> <strong>kalupa</strong><br />
(e. Rapid Tooling – RT)<br />
<strong>Dr</strong>. <strong>sc</strong>. <strong>Damir</strong> <strong>Godec</strong><br />
FSB, Zagreb, 28.05.2013.
Additive Technologies for the SMEs<br />
Sadržaj<br />
1. Uvod<br />
2. Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
3. Prednosti primjene postupaka brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
4. Zaključak
Additive Technologies for the SMEs<br />
Uvod<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong> pružaju<br />
potencijal za:<br />
- skraćenje faze razvoja i izrade alata (<strong>kalupa</strong>)<br />
- visoku razinu fleksibilnosti<br />
- provjere postupaka prerade (ispitivanje procesa)<br />
- izradu serija tvorevina od istog materijala i istim<br />
postupkom (npr. injekcijskim prešanjem) kao i<br />
konačnih proizvoda u serijskoj proizvodnji
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Sistematizacija RT postupaka - 1<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Posredni postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
- postupci RP se rabe za proizvodnju pramodela proizvoda,<br />
na temelju kojih se izrađuju elementi kalupnih šupljina
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Sistematizacija RT postupaka - 1<br />
Izravni postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
• postupci RP se rabe za izravnu proizvodnju<br />
elemenata kalupnih šupljina<br />
Additive Technologies for the SMEs
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Sistematizacija RT postupaka - 2<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
• Proizvodnja “privremenih” <strong>kalupa</strong> (e. Soft Tooling)<br />
(npr. silikonski kalupi) – za izradu nekoliko otpresaka<br />
• Proizvodnja “prijelaznih” <strong>kalupa</strong> (e. Bridge Tooling)<br />
(npr. SLS kalupni umetci) – za izradu nekoliko 1000<br />
otpresaka<br />
• Proizvodnja “trajnih” <strong>kalupa</strong> (e. Hard Tooling)<br />
(npr. SLM kalupni umetci) – za izradu više od<br />
100 000 otpresaka
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Materijali<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
• polimeri (npr. silikoni, epoksidi)<br />
• mješavine metala i polimera (npr. PA i Al)<br />
• metali i mješavine metala<br />
(npr. čelici, aluminij, Cu-legure)<br />
• keramika
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
• posredni postupak proizvodnje privremenih <strong>kalupa</strong><br />
• brzo i jeftino do manje serije gotovih proizvoda<br />
• nedostatak postupka je mogućnost izrade lijevanjem<br />
samo manjeg broja otpresaka radi loših mehaničkih<br />
svojstava materijala <strong>kalupa</strong> (desetak odljevaka)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
Jednodijelni kalup – pozicioniranje pramodela<br />
(A. Gebhardt, 2003)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
Umreživanje cca 6 sati pri sobnoj temperaturi<br />
(A. Gebhardt, 2003)
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Vađenje <strong>kalupa</strong> i rezanje na dva dijela<br />
(A. Gebhardt, 2003)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
1. Određivanje<br />
sljubnice na RP<br />
modelu odljevka<br />
2. Namještanje RP<br />
modela u kutiju<br />
3. Ulijevanje silikona<br />
oko RP modela
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
4. Razrezivanje<br />
<strong>kalupa</strong> duž sljubnice<br />
5. Vađenje RP<br />
modela iz <strong>kalupa</strong><br />
6. Silikonski kalup<br />
pripremljen za<br />
lijevanje
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
Primjer jednodijelnog silikonskog <strong>kalupa</strong>
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
RTV silikonski kalupi<br />
Primjer jednodijelnog silikonskog <strong>kalupa</strong>
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> srašćivanjem<br />
• izravni postupci izrade prijelaznih/trajnih <strong>kalupa</strong><br />
• dvije vrste postupaka:<br />
- postupak u jednom koraku (prijelazni kalupi)<br />
(e. Direct Metal Laser Sintering – DMLS)<br />
- postupak u dva koraka (trajni kalupi)<br />
(e. Indirect Metal Laser Sintering – IMLS)<br />
• moguća izravna izrada vrlo zahtjevnih oblika<br />
elemenata kalupnih šupljina<br />
• prema mnogim analizama trenutačno najprihvatljiviji<br />
postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong> (točnost i hrapavost)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> srašćivanjem<br />
IMLS<br />
RP oprema<br />
peć<br />
npr. pjeskarenje<br />
praškasta mješavina<br />
(metal+polimerno vezivo)<br />
SLS<br />
zelenac<br />
- uklanjanje veziva<br />
- konačno srašćivanje<br />
- prodiranje bakra ili<br />
bronce<br />
naknadna<br />
obrada<br />
RP oprema<br />
DMLS<br />
npr. pjeskarenje<br />
praškasta mješavina<br />
(metal+metalno vezivo)<br />
- SLS<br />
- konačno srašćivanje<br />
naknadna<br />
obrada<br />
IMLS i DMLS postupci (D. <strong>Godec</strong>, 2005)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> srašćivanjem<br />
Oprema za IMLS postupak (Rapid Tool – 3D Systems)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> srašćivanjem<br />
Primjer kalupnih umetaka (IMLS) (3D Systems)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> srašćivanjem<br />
Oprema za DMLS postupak (Direct Tool - EOS)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> srašćivanjem<br />
Primjer DMLS kalupnog umetka (hibridni kalup)<br />
(CRIF-SIRRIS)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laserskim taljenjem<br />
• izravni postupci izrade prijelaznih/trajnih <strong>kalupa</strong><br />
(e. Selective Laser Melting – SLM)<br />
• pri SLM postupcima dolazi do potpunog taljenja<br />
praškastih komponenata materijala (visoka gustoća)<br />
• rezultat - gotovi kalupni umetci u jednom koraku<br />
• nema naknadne toplinske obrade niti prodiranja<br />
• nedostatak se očituje u lošijoj dimenzijskoj<br />
točnosti i lošijoj kvaliteti površine u usporedbi sa<br />
SLS postupcima
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laserskim taljenjem
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laserskim taljenjem<br />
Oprema za SLM postupak (Laser Cusing – Concept Laser)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laserskim taljenjem<br />
Oprema za SLM postupak
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laserskim taljenjem<br />
Oprema za SLM postupak
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laserskim taljenjem<br />
Primjer kalupnog umetka (SLM) (Trumpf)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> 3D tiskanjem<br />
• izravni postupci izrade prijelaznih/trajnih <strong>kalupa</strong><br />
(e. 3D Printing – 3DP) – ProMetal postupak<br />
• temelji se na načelima inkjet tiskanja<br />
• potrebna naknadna toplinska obrada<br />
• velika brzina izrade<br />
• nedostatak se očituje u lošijoj kvaliteti površine<br />
načinjene tvorevine i lošijoj dimenzijskoj točnosti
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> 3D tiskanjem<br />
Postupak ProMetal (Exone)
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> 3D tiskanjem<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Oprema za ProMetal postupak
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> 3D tiskanjem<br />
Primjer ProMetal kalupnih umetaka (CRIF-SIRRIS)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
• izravni postupci izrade trajnih <strong>kalupa</strong> taloženjem s<br />
pomoću laserske zrake (e. Laser Deposition)<br />
• temelje se na načelima laserskog “navarivanja”<br />
• nije potrebna naknadna toplinska obrada<br />
• nedostatak se očituje u lošijoj kvaliteti površine<br />
načinjene tvorevine i lošijoj dimenzijskoj točnosti<br />
• zahtijevaju kombinaciju s klasičnom CNC obradom
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupak Direct Metal Deposition – DMD (Trumpf)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
Postupak Direct Metal Deposition – DMD (POM)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
Primjer kalupnog umetka (DMD) (Trumpf)
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupak Laser Engineered Net Shaping – LENS<br />
(Optomec)
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Primjer izrade kalupnog umetka (LENS) (Optomec)
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
• postupak Controlled Metal<br />
Buildup - CMB<br />
• kombinacija taloženja i<br />
CNC obrade (korekcija z-osi)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> taloženjem<br />
prije CNC obrade<br />
nakon CNC obrade<br />
Primjer CMB kalupnog umetka (CRIF-SIRRIS)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laminiranjem<br />
• izravni postupak izrade trajnih <strong>kalupa</strong> izradom<br />
slojeva (različitim postupcima rezanja)<br />
i njihovim povezivanjem u govotu tvorevinu<br />
(e. Laminated Object Manufacturing – LOM)<br />
• pogodni za izradu i većih kalupnih umetaka<br />
• vrlo zahtjevna faza povezivanja slojeva (vruće<br />
izostatstko prešanje, adhezivi, lemljenje, rastavljivi<br />
spojevi itd.)<br />
• lošija površinska svojstva - slojevi
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laminiranjem<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
Primjer kalupnog umetka (LOM) (T. Himmer i ostali, 2003)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Izrada <strong>kalupa</strong> laminiranjem<br />
Primjer kalupnog umetka (LOM) (T. Himmer i ostali, 2003)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Postupci brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Usporedba<br />
SLS/SLM<br />
IMLS – 3D Systems<br />
DMLS – EOS<br />
Concept Laser<br />
SLM – MCP-HEK<br />
Točnost Hrapavost<br />
mm Ra (µm)<br />
+/- 0,10 6,0<br />
+/- 0,05 6,0<br />
+/- 0,10 <br />
+/- 0,10 15,0<br />
Taloženje<br />
3DP<br />
LENS – Optomec +/- 0,25 grubo<br />
DMD – POM<br />
grubo<br />
CMB – IPT/Roeders +/- 0,01 obrada<br />
ProMetal – Exone +/- 0,15 grubo
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
• kratak rok pravljenja ključnih elemenata <strong>kalupa</strong> ili<br />
čitavih <strong>kalupa</strong> (unutar jednog do nekoliko dana)<br />
• moguća izrada vrlo kompliciranih geometrijskih oblika<br />
• omogućen smanjeni broj kalupnih umetaka<br />
• moguće optimalno temperiranje <strong>kalupa</strong> (kraći ciklusi,<br />
optimalna kvaliteta otpresaka) – e. Conformal Cooling<br />
• moguća primjena za popravke oštećenih <strong>kalupa</strong>
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Kratko vrijeme izrade<br />
matrica<br />
žig<br />
Izrada unutar 4 dana (CRIF - SIRRIS)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Kompliciranost geometrije<br />
(CRIF - SIRRIS)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Optimalno temperiranje<br />
• optimirana izmjena topline (radi konfiguracije i oblika<br />
presjeka kanala za temperiranje)<br />
• postizanje optimalnih svojstava otpresaka<br />
• smanjeno nejednoliko stezanje uslijed nejednolikog<br />
hlađenja otpreska – smanjeno vitoperenje<br />
• moguće skraćenje vremena hlađenja otpreska (kraći<br />
ciklusi injekcijskog prešanja – viša proizvodnost)
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Konfiguracija kanala za temperiranje<br />
Klasična konfiguracija kanala za temperiranje
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Konfiguracija kanala za temperiranje<br />
Optimalna konfiguracija kanala za temperiranje
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Konfiguracija kanala za temperiranje<br />
Optimalna konfiguracija kanala za temperiranje
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Konfiguracija kanala za temperiranje<br />
Optimalna konfiguracija kanala za temperiranje
Additive Technologies for the SMEs<br />
Prednosti primjene postupaka<br />
brze proizvodnje <strong>kalupa</strong><br />
Konfiguracija kanala za temperiranje<br />
CAD model<br />
kalupni umetak<br />
Primjeri optimiranog temperiranja <strong>kalupa</strong> (Trumpf)
Zaključak<br />
Postupci RT “ZA”<br />
Additive Technologies for the SMEs<br />
omogućuju brzu proizvodnju vrlo komplicirane<br />
geometrije (gotovo nema ograničenja)<br />
moguće optimalno temperiranje <strong>kalupa</strong> (kraći<br />
ciklusi, optimalna kvaliteta otpresaka) – e.<br />
Conformal Cooling<br />
mogući popravci (reparature) <strong>kalupa</strong> – lasersko<br />
taloženje
Additive Technologies for the SMEs<br />
Zaključak<br />
Postupci RT “PROTIV”<br />
još uvijek vrlo skupa oprema, materijali i usluge<br />
ograničen broj raspoloživih materijala (trajno u<br />
porastu)<br />
ograničena trajnost dijela kalupnih umetaka<br />
lošija površinska svojstva (hrapavost površine)<br />
u slučaju oštrijih tolerancija izmjera, većina<br />
postupaka ne zadovoljava (potrebna naknadna<br />
obrada)
Additive Technologies for the SMEs<br />
HVALA NA POZORNOSTI<br />
PITANJA
Change language