Złożone przemysłowe części z tworzyw sztucznych wykonane metodą odlewania próżniowego

Komponenty z poliuretanu przypominającego nylon z głębokimi cechami i wielokierunkową obróbką

Niektóre przemysłowe części z tworzyw sztucznych są trudne do wyprodukowania nie ze względu na ich ogólny rozmiar, ale dlatego, że wiele funkcjonalnych cech jest skoncentrowanych w jednym zwartym komponencie.
Projekt obejmował niestandardową część wyposażenia przemysłowego z kilkoma cylindrycznymi interfejsami, głębokimi otworami, żebrami wzmacniającymi, cechami skierowanymi na boki, obszarami montażowymi i znacznymi różnicami w wysokości cech.
Klient wymagał około 20 części do oceny inżynierskiej w Europie.
Gdyby każdy komponent był produkowany metodą obróbki CNC, ta sama wielostronna strategia obróbki musiałaby być powtarzana dla całej partii. Dla tej geometrii oznaczało to więcej ustawień, więcej repozycji i więcej wyzwań związanych z dostępem narzędzia.
Dlatego wybraliśmy odlewanie próżniowe przy użyciu żywicy poliuretanowej (PU) przypominającej nylon.
Złożona geometria została najpierw ustalona we wzorze wzorcowym, przeniesiona do narzędzi silikonowych, a następnie odtworzona jako partia niskoseryjna.
 

Przegląd projektu

Trudność produkcji wynika ze zmian kierunku

Ten komponent zawiera kilka stref funkcjonalnych, do których nie można uzyskać efektywnego dostępu z jednego kierunku obróbki.
Wysoka cecha cylindryczna wznosi się ze środka części. Kilka niższych otworów znajduje się wokół podstawy, podczas gdy inne cechy rozciągają się na boki lub są częściowo otoczone żebrami.
Tworzy to trzy praktyczne wyzwania CNC.

Wiele ustawień

Różne cechy wymagają dostępu z różnych kierunków.
Obróbka podstawy nie zapewnia automatycznie dostępu do struktur bocznych ani głębszych obszarów cylindrycznych. Element obrabiany może zatem wymagać kilkukrotnego repozycji.

Duże różnice wysokości

Różnica między górną cechą cylindryczną a niższymi obszarami konstrukcyjnymi wpływa na zasięg narzędzia i strategię obróbki.
Dłuższe narzędzia mogą być wymagane dla niektórych regionów, podczas gdy otaczająca geometria może ograniczać ścieżkę cięcia.

Ograniczony dostęp narzędzia

Żebra, głębokie otwory i sąsiednie struktury mogą utrudniać dostęp do niektórych powierzchni bez dodatkowych orientacji lub specjalnych narzędzi.
Dla jednej części jest to problem obróbki.
Dla 20 identycznych części staje się to powtarzalnym problemem kosztów produkcji.
 

Rzeczywisty koszt to często liczba operacji

Przy zamawianiu niskoseryjnych części z tworzyw sztucznych klienci często porównują ceny jednostkowe.
Dla złożonej geometrii jest to tylko część obrazu.
Wielostronna trasa obróbki może obejmować:

• Przygotowanie mocowania
• Repozycja
• Kontrola punktu odniesienia
• Dodatkowe ścieżki narzędzia
• Dłuższe narzędzia tnące
• Obsługa operatora
• Inspekcja pośrednia

Jeśli komponent wymaga kilku ustawień, te operacje są powtarzane dla każdego elementu.
W tym projekcie powtarzalność złożoności obróbki była jednym z głównych powodów rozważenia innej ścieżki produkcyjnej.
 

Przeniesienie złożoności do wzoru wzorcowego

Odlewanie próżniowe zmienia strategię produkcji.
Zamiast wielokrotnego obrabiania pełnej złożonej geometrii, wysiłek jest skoncentrowany w jednym kwalifikowanym wzorze wzorcowym.
Trasa staje się:
Złożony wzór wzorcowy
→ Narzędzia silikonowe
→ Odlewanie PU przypominającego nylon
→ Powtarzalne komponenty
Gdy forma silikonowa uchwyci geometrię, kolejne części mogą odtworzyć te same cechy cylindryczne, żebra, wgłębienia i przejścia wysokości bez powtarzania pełnej sekwencji CNC wielokierunkowej.
W tym miejscu odlewanie uretanowe może być przydatne dla niskoseryjnych złożonych części z tworzyw sztucznych.
Kluczową zaletą nie jest tylko niższy koszt narzędzi.
Jest to możliwość przeniesienia powtarzalnej geometrii z obróbki do tymczasowych narzędzi replikacyjnych.
 

Narzędzia silikonowe do trudno dostępnych cech

Formy silikonowe zapewniają elastyczność, której nie mają sztywne narzędzia.
Dla odpowiednich części może to pomóc w odtworzeniu pewnych lokalnych podcięć, wypukłości i cech wielokierunkowych, zachowując komponent jako jedną zintegrowaną strukturę.
Dla tej części przemysłowej planowanie formy musiało uwzględniać:

• Wysokie sekcje cylindryczne
• Głębokie otwory
• Żebra wzmacniające
• Geometria boczna
• Lokalne wypukłości
• Kierunek demoldingu

Strategia podziału i uwolnienia formy pozostała zatem ważnym czynnikiem DFM.
Odlewanie próżniowe może zmniejszyć powtarzalne operacje CNC, ale nadal wymaga przemyślanego projektu formy, aby konsekwentnie odtwarzać złożoną geometrię.
 

Dlaczego PU przypominające nylon było odpowiednie

Klient wymagał zachowania materiału podobnego do nylonu dla części do oceny inżynierskiej.
Wybrano żywica odlewnicza poliuretanowa przypominająca nylon, aby zapewnić praktyczną równowagę:

• Wytrzymałość
• Umiarkowana elastyczność
• Odporność na uderzenia
• Wytrzymałość strukturalna
• Dobre odwzorowanie detali

Materiał ten był odpowiedni dla obecnego etapu oceny klienta i pozwolił na odtworzenie złożonej geometrii za pomocą narzędzi silikonowych.
PU przypominające nylon nie jest tym samym co produkcyjny PA6 lub PA66.
Jeśli późniejsze testy zależą od specyficznych właściwości nylonu, takich jak odporność na ścieranie, wydajność w podwyższonych temperaturach, odporność chemiczna lub długotrwałe obciążenie, mogą być wymagane części wykonane z rzeczywistego określonego materiału produkcyjnego.
 

Dlaczego ilość 20 sztuk ma znaczenie

Sama ilość nie determinowała procesu.
Dwadzieścia prostych bloków z tworzywa sztucznego mogłoby nadal być idealne do obróbki CNC.
Ten projekt był inny, ponieważ 20 komponentów połączyło:
Wiele kierunków obróbki

• Głęboka geometria
• Duże różnice wysokości cech
• Ograniczony dostęp narzędzia
• Powtarzalne identyczne części

Ta kombinacja sprawiła, że powtarzalna obróbka CNC była mniej wydajna.
Odlewanie próżniowe zapewniło praktyczne okno produkcyjne między obróbką jednorazową a narzędziami produkcyjnymi.
Dla klienta oszczędności pochodziły ze zmniejszenia powtarzalnych ustawień i pracy obróbczej w całej partii.
 

Części do oceny inżynierskiej

Około 20 komponentów było wymaganych do prac rozwojowych produktu klienta w Europie.
Celem było uzyskanie fizycznych części, które mogłyby być użyte do:

• Przeglądu inżynierskiego
• Kontroli montażu
• Oceny instalacji
• Oceny strukturalnej
• Testów wewnętrznych
• Potwierdzenia projektu

Na tym etapie klient potrzebował więcej niż jednego modelu demonstracyjnego, ale projekt nie wymagał jeszcze narzędzi produkcyjnych.
W tym miejscu niskoseryjne odlewanie uretanowe może zapewnić wartość dla rozwoju wyposażenia przemysłowego.
 

Wybór procesu w oparciu o geometrię

Ten projekt demonstruje ważną zasadę produkcji:

Najlepszy proces jest określany przez geometrię, która musi być powtarzana, a nie tylko przez ilość.
Obróbka CNC pozostaje lepszym wyborem, gdy wymagany jest rzeczywisty materiał inżynierski, ciaśniejsze tolerancje lub specyficzne właściwości mechaniczne.
Odlewanie próżniowe staje się atrakcyjne, gdy niskoseryjny komponent łączy złożoną geometrię, powtarzalne ustawienia, odpowiednie tolerancje i akceptowalne symulowane właściwości materiałowe.
W tym projekcie te warunki się zbiegły.

Odlewanie próżniowe dla złożonych części wyposażenia przemysłowego

YS Precision wspiera odlewanie próżniowe i odlewanie uretanowe dla złożonych komponentów wyposażenia przemysłowego i niskoseryjnych części z tworzyw sztucznych, w tym części z:

• Wiele orientacji cech
• Głęboka geometria wnękowa
• Interfejsy cylindryczne
• Żebra wzmacniające
• Duże różnice wysokości
• Trudny dostęp narzędzia CNC

Prześlij nam swoje pliki CAD 3D, ilość, zamierzony materiał produkcyjny, krytyczne wymiary i wymagania testowe.
Możemy przejrzeć geometrię i określić, czy odlewanie próżniowe, obróbka CNC, czy inny proces produkcji niskoseryjnej zapewnia najbardziej odpowiednią ścieżkę.
Dla złożonych części wybór procesu powinien koncentrować się na tym, jak geometria będzie wielokrotnie produkowana, a nie tylko na tym, jak można wykonać jeden prototyp.