Články
Proces oddělování tiskových plátů po 3D tisku je nyní VZHŮRU NOHAMA!
17. Feb. 2021 | autor: GF Machining Solutions s.r.o.
Pozoruhodný proces 3D tisku trpěl už od svých začátků problémem oddělování hotových produktů od tiskového plátu – ale tomu je nyní konec. Obdivuhodně složité díly zhotovené 3D tiskem nejsou k ničemu, pokud se je nepodaří oddělit od tiskového plátu.
Na začátku byla pásová pila...
Vypadalo to velmi jednoduše. Stačí tiskový plát upnout do kovového úhelníku a odříznout produkt svislou pásovou pilou. Brzy se ale ukázalo, že tato jednoduchá metoda má řadu omezení a nevýhod:
Problémy při řezání produktů vyráběných 3D tiskem proto brzy vedly k vývoji dnes používané metody oddělování tiskových plátů.
A pak přišlo EDM řezání...
Přechod na proces EDM řezání sice vyřešil problém se šířkou řezu, kvalitou povrchu řezu a vadami řezaného povrchu, ale brzy vyšly najevo další potíže:
Kromě možného poškození pádem působí na produkt těsně před definitivním odříznutím ohýbací moment vyvolaný jeho vlastní váhou, který může vyvolat deformaci povrchu produktu. Je to jako byste pilkou řezali tyč – těsně před úplným odříznutím nastane přesně tento problém.
Teď ale přichází AgieCharmilles CUT AM 500!
Vypadalo to velmi jednoduše. Stačí tiskový plát upnout do kovového úhelníku a odříznout produkt svislou pásovou pilou. Brzy se ale ukázalo, že tato jednoduchá metoda má řadu omezení a nevýhod:
- Šířka řezu – řez pily má určitou šířku, a proto je třeba při 3D tisku vytvořit podstatně více vrstev, což při velkých rozměrech tiskového plátu s více produkty znamená mnohem delší dobu tisku.
- Přesnost povrchu řezu – kvalita a přesnost řezaného povrchu zůstává daleko za požadavky, což často vyžaduje nákladné dodatečné zpracování spodní strany odděleného produktu, nemluvě o nutnosti vytvářet při tisku více vrstev, abychom ve finále získali čistý povrch.
- Jemné vady řezu – řezná síla působící na produkt není zanedbatelná a může způsobit určitá poškození nebo deformace; to platí zejména u tenkostěnných výrobků.
- Produkty z vysoce legovaných slitin – produkty vyráběné z materiálu Inconel nebo z titanu představují pro efektivní řezání značnou výzvu.
Problémy při řezání produktů vyráběných 3D tiskem proto brzy vedly k vývoji dnes používané metody oddělování tiskových plátů.
A pak přišlo EDM řezání...
Přechod na proces EDM řezání sice vyřešil problém se šířkou řezu, kvalitou povrchu řezu a vadami řezaného povrchu, ale brzy vyšly najevo další potíže:
- Řezná rychlost – v porovnání s pásovou pilou je řezání metodou EDM řezání pravým utrpením. Řezání je totiž podstatně pomalejší. Jedním z důvodů je to, že vysokotlaké proplachování, jež se při EDM řezání běžně používá, naráží na problémy způsobené nerovnoměrným průřezem mnoha produktů 3D tisku a také skutečností, že odřezávané produkty jsou často v oddělených řadách, jak ukazuje obrázek 2.
- Poškození produktu nárazem po oddělení – tiskový plát musí být upnutý tak, aby jeho povrch byl rovnoběžný se svislým drátem; odříznutý produkt je tedy ve vodorovné poloze. Po odříznutí se proto převrátí a spadne a často tak dojde k jeho poškození.
Kromě možného poškození pádem působí na produkt těsně před definitivním odříznutím ohýbací moment vyvolaný jeho vlastní váhou, který může vyvolat deformaci povrchu produktu. Je to jako byste pilkou řezali tyč – těsně před úplným odříznutím nastane přesně tento problém.
- Cena obráběcího stroje – rozsah osy Z drátového EDM stroje musí odpovídat tiskovému plátu, což často vyžaduje velké rozměry stroje jako celku. Dnešní EDM stroje ale mají celou řadu os a funkcí, které nejsou pro oddělování produktů 3D tisku od tiskového plátu nutné. Firmy, které EDM řezání používají k tomuto účelu, proto musí vynakládat značné investice do kapacity obráběcích strojů a funkcí, které nikdy nevyužijí.
Teď ale přichází AgieCharmilles CUT AM 500!
Společnost GF Machining Solutions, která je světovým lídrem v technologii EDM, si uvědomovala nedostatky dosavadních řešení procesu oddělování po 3D tisku a rozhodla se vyvinout zbrusu nové řešení stroje a procesu, které by bylo určeno výhradně k oddělování produktů 3D tisku od tiskových plátů. Průlomový stroj AM500 nabízí následující výhody:
- Velký pracovní prostor: 500 x 500 x 500 mm
- Malá šířka řezu: Stroj využívá molybdenový drát o průměru 0,20 mm
- Eliminace řezných sil: Originální proces řezání EDM/ECM
- Opakované použití drátu při rychlosti posuvu drátu 0-20 m/s
- Eliminace znečištění povrchu řezu
- Vysoká řezná rychlost
- Žádné poškození produktu: Horizontální poloha drátu a obrácená poloha při řezání
- Jednodušší obsluha: Ovládací rozhraní pro systém Windows 10
- Nízké provozní náklady: Využití spětného oběhu molybdenového drátu
- Sledovatelný odběr a identifikace produktů: Sběrný a pomocný koš
- Možnost automatizace: Použití paletizačního systému
- Vyšší provozuschopnost: Cyklus údržby 600 hodin
Podívejme se na jednotlivé výhody podrobně:
Velký pracovní prostor
Pracovní prostor ve tvaru krychle o straně 500 mm pojme nejen velký tiskový plát, ale i vysoký produkt.
Malá šířka řezu
Díky použití drátu o průměru 0,20 mm v kombinaci s přesnou funkcí vyhledávání hran umožňuje stroj AM500 minimalizovat nadbytečné množství materiálu přidávané k produktu. Výsledkem je pak podstatná úspora času při tisku.
Eliminace řezných sil
Mezi drátem a obrobkem nedochází k žádnému fyzickému kontaktu a nehrozí tedy poškození produktu vlivem řezání a oddělený povrch je hladký a přesně orientovaný vůči ose produktu.
Eliminace znečištění povrchu řezu
Při některých aplikacích ve zdravotnictví a leteckém průmyslu je nepřípustná kontaminace povrchu řezu mědí a zinkem, která je při používání čistých a povlakovaných mosazných EDM drátů běžná. Využití molybdenového drátu ve stroji AM500 tento problém eliminuje.
Mezi drátem a obrobkem nedochází k žádnému fyzickému kontaktu a nehrozí tedy poškození produktu vlivem řezání a oddělený povrch je hladký a přesně orientovaný vůči ose produktu.
Eliminace znečištění povrchu řezu
Při některých aplikacích ve zdravotnictví a leteckém průmyslu je nepřípustná kontaminace povrchu řezu mědí a zinkem, která je při používání čistých a povlakovaných mosazných EDM drátů běžná. Využití molybdenového drátu ve stroji AM500 tento problém eliminuje.
Vysoká řezná rychlost
Stroj AM500 nabízí mnohem vyšší řeznou rychlost než běžné stroje pro EDM řezání; v některých případech tato rychlost dosahuje hodnot srovnatelných s pásovou pilou. Tyto vysoké hodnoty řezné rychlosti jsou možné díky kombinaci celé řady pokročilých technologií:
Vysoká rychlost posuvu drátu – díky rychlosti posuvu 10 metrů za sekundu dochází k tomu, že drát vtahuje dielektrikum do řezu, a to i v případě odřezávání více produktů současně, jak ukazuje obrázek 4. Při této rychlosti by cívka s 5 000 metrů drátu dlouho nevydržela; ve stroji CUT AM 500 je ale drát navíjen na druhou cívku a poté zpět na původní cívku a je tedy používán opakovaně. Toto opakované navíjení mezi oběma cívkami umožňuje značné snížení nákladů na drát.
Stroj AM500 nabízí mnohem vyšší řeznou rychlost než běžné stroje pro EDM řezání; v některých případech tato rychlost dosahuje hodnot srovnatelných s pásovou pilou. Tyto vysoké hodnoty řezné rychlosti jsou možné díky kombinaci celé řady pokročilých technologií:
Vysoká rychlost posuvu drátu – díky rychlosti posuvu 10 metrů za sekundu dochází k tomu, že drát vtahuje dielektrikum do řezu, a to i v případě odřezávání více produktů současně, jak ukazuje obrázek 4. Při této rychlosti by cívka s 5 000 metrů drátu dlouho nevydržela; ve stroji CUT AM 500 je ale drát navíjen na druhou cívku a poté zpět na původní cívku a je tedy používán opakovaně. Toto opakované navíjení mezi oběma cívkami umožňuje značné snížení nákladů na drát.
Speciální dielektrikum na bázi vody – dielektrikum na bázi deionizované vody se speciálními aditivy napomáhá „efektu vtahování“ a umožňuje vyšší řeznou rychlost.
Speciální technologie napájení – napájení na principu generátoru IPG využívá kombinovanou technologii řezání EDM/ECM, která umožňuje dosáhnout vyšších řezných rychlostí. Tento princip napájení využívá bipolární pulzní technologii, která prakticky eliminuje chemické působení na titan a jiné citlivé materiály.
Žádné poškození produktu
Kombinace horizontálního drátu, invertované technologie oddělování hotových produktů a pomocného koše zajišťuje čistý řez bez poškození produkty, jak ukazuje obrázek 5
Speciální technologie napájení – napájení na principu generátoru IPG využívá kombinovanou technologii řezání EDM/ECM, která umožňuje dosáhnout vyšších řezných rychlostí. Tento princip napájení využívá bipolární pulzní technologii, která prakticky eliminuje chemické působení na titan a jiné citlivé materiály.
Žádné poškození produktu
Kombinace horizontálního drátu, invertované technologie oddělování hotových produktů a pomocného koše zajišťuje čistý řez bez poškození produkty, jak ukazuje obrázek 5
Jednodušší obsluha
Úlohy oddělování produktu lze snadno programovat zadáním několika jednoduchých hodnot do uživatelsky přívětivého ovládacího panelu.
Nízké provozní náklady
Stroj AM500 obvykle pracuje se střídavým navíjením molybdenového drátu o délce 5 000 metrů a využívá standardní filtry dielektrika pro EDM hloubení.
Sledovatelný odběr a identifikace produktů
Stroj AM500 má dobře přizpůsobitelný sběrný koš, který lze snadno rozdělit přepážkami tak, aby odříznuté produkty zůstávaly v poloze jako při tisku, což usnadňuje realizaci následného zpracování a sériovou výrobu.
Možnost automatizace
Systém AM500 lze opatřit paletizačním systémem pro robotické zakládání a odkládání.
Vyšší provozuschopnost
Stroj AM500 má servisní interval 600 hodin. Po každých 600 hodinách je třeba provést následující zásahy:
Stroj CUT AM 500 v praxi
Poté, co jsme se seznámili se základy tohoto převratného stroje, je na čase spatřit jej v akci!
Proces začíná založením sestav tiskových plátů/produktů do stojanu.
Dveře stroje se otevřou a podavač stroje – v tomto případě i s paletovým podavačem – je v poloze zakládání, jak ukazuje obrázek 7.
Stroj AM500 obvykle pracuje se střídavým navíjením molybdenového drátu o délce 5 000 metrů a využívá standardní filtry dielektrika pro EDM hloubení.
Sledovatelný odběr a identifikace produktů
Stroj AM500 má dobře přizpůsobitelný sběrný koš, který lze snadno rozdělit přepážkami tak, aby odříznuté produkty zůstávaly v poloze jako při tisku, což usnadňuje realizaci následného zpracování a sériovou výrobu.
Možnost automatizace
Systém AM500 lze opatřit paletizačním systémem pro robotické zakládání a odkládání.
Vyšší provozuschopnost
Stroj AM500 má servisní interval 600 hodin. Po každých 600 hodinách je třeba provést následující zásahy:
- Výměna drátu
- Výměna dielektrika
- Výměna filtru dielektrika
- Výměna napájecích kontaktů
- Tento 600-hodinový servisní interval zajišťuje dlouhodobě nepřetržitou výrobu.
Poté, co jsme se seznámili se základy tohoto převratného stroje, je na čase spatřit jej v akci!
Proces začíná založením sestav tiskových plátů/produktů do stojanu.
Dveře stroje se otevřou a podavač stroje – v tomto případě i s paletovým podavačem – je v poloze zakládání, jak ukazuje obrázek 7.
POZNÁMKA: Tiskový plát je možné osadit přímo na stůj stroje, tj. bez sklíčidla. Stroj je kromě toho konstruován s otevřenou střechou, což umožňuje použití mostového jeřábu k usazení těžkého aditivního dílu na těžký tiskový plát.
Tiskový plát je poté položen na podavač.
Poté je nad díly nasazen sběrný koš, který je upevněn k podavači.
Po upevnění tiskového plátu k podavači se začne otáčet osa B stroje, která díly převrátí (viz obrázek 8). Koš na obrázku z důvodu lepší přehlednosti není.)
Dveře nádrže se zavřou a nádrž se naplní dielektrikem. Osa Z posune horizontální drát do bodu těsně pod povrchem tiskového plátu, pohon drátu se rozběhne a servopohon osy Y zahájí řezání. Stav při řezání ukazuje obrázek 9. (Všimněte si, že koš je proveden tak, aby během řezání nemohlo dojít ke kolizi s drátem.)
Odříznutý produkt odpadne do koše, aniž by hrozilo jeho poškození.
Po dokončení řezu je nádrž vypuštěna, dveře se otevřou a koš je odstraněn.
Osa Y vrátí drát do výchozí polohy a osa B nyní zahájí návrat do svojí výchozí polohy, jak ukazuje obrázek 10; nyní je možné vyjmout tiskový plát a zahájit novou úlohu.
Právě o to tady běží:
řešení pro oddělení tiskového plátu po 3D tisku je tu!
GF Machining Solutions
Společnost GF Machining Solutions má 2800 zaměstnanců po celém světě a výrobní závody ve švýcarské Ženevě, Losone a Zandone a také v Pekingu. Veškerá elektronika pro EDM stroje se vyrábí v závodu Zandone. Společnost GF Machining Solutions navazuje na svoji tradici řešení vysoké kvality kompletní řadou řešení pro EDM řezání, EDM hloubení, frézování a laserové texturování.
www.gfms.com/cz
GF Machining Solutions s.r.o.,
Podolí 488
CZ – 664 03 Podolí
mail: info.gfms.cz@georgfischer.com
Společnost GF Machining Solutions má 2800 zaměstnanců po celém světě a výrobní závody ve švýcarské Ženevě, Losone a Zandone a také v Pekingu. Veškerá elektronika pro EDM stroje se vyrábí v závodu Zandone. Společnost GF Machining Solutions navazuje na svoji tradici řešení vysoké kvality kompletní řadou řešení pro EDM řezání, EDM hloubení, frézování a laserové texturování.
www.gfms.com/cz
GF Machining Solutions s.r.o.,
Podolí 488
CZ – 664 03 Podolí
mail: info.gfms.cz@georgfischer.com
