Vakuové lití Rychlé prototypování pro automobilové díly

Automobilový inženýr má šest týdnů do další kontroly designu. Tým potřebuje 30–50 funkčních prototypových dílů-sekcí mřížky, vnitřních upevňovacích klipů, krytů senzorů-pro kontrolu usazení a omezené funkční testování. Tvrdé nástroje budou trvat měsíce a budou stát mnohem více, než umožňuje současný rozpočet. Většina 3D-tištěných dílů dorazí rychle, ale nedodrží montážní tolerance nebo chování materiálu potřebné pro smysluplné testování.

Praktickou střední cestu nabízí vakuové lití. Vyrábí uretanové díly, které se chovají blíže k produkčním plastům, v řádu dnů, nikoli měsíců, za cenu, která dává smysl pro maloobjemovou-výrobu automobilových dílů. Přesnost těchto dílů silně závisí na hlavním modelu. To je místo, kde přesné CNC frézování, zejménafrézování s vysokou tolerancíkomplexních funkcí, se stává kritickým.

Problém s náklady na tradiční nástroje
Nástroje pro vstřikování-formy zůstávají správnou volbou pro-výrobu ve velkém objemu. U prototypů v rané a střední-fázi to však časová osa a náklady jen zřídka ospravedlňují. Ocelové nebo hliníkové formy vyžadují dlouhé cykly navrhování, obrábění a zkoušení-. Když množství zůstane pod několika stovkami kusů, náklady na součást prudce vzrostou a jakákoli změna konstrukce po řezání nástroje způsobí další zpoždění a náklady.

Mezera přesnosti ve standardním 3D tisku
FDM a SLA rychle dodávají složité tvary. Často nedosahují konzistentní tloušťky stěny, přesnosti polohy napříč spojovacími prvky a materiálových vlastností, které se blíží výrobním plastům. Mnoho automobilových sestav potřebuje u kritických rozměrů ±0,1 mm nebo více. Tištěné díly často vyžadují dodatečné opracování nebo jednoduše neprojdou kontrolou lícování.

Vakuové lití uzavírá velkou část této mezery. Dobře-vyrobená silikonová forma, převzatá z precizně-obrobené předlohy, může poskytnout 20–50 dílů s lepší rozměrovou konzistencí a realističtějším materiálovým výkonem. Zkušení výrobci vakuového lití a továrny na rychlé prototypování běžně spojují proces s frézováním s vysokou tolerancí, aby udrželi harmonogram i náklady pod kontrolou.

Od hlavního modelu po silikonovou formu
Vše začíná přesným mistrovským vzorem. Pokud záleží na tolerancích, je tato matrice téměř vždy vyrobena přesným CNC frézováním spíše než aditivními metodami. Master se umístí do formovací krabice a kolem ní se nalije tekutý silikon. Po vytvrzení se silikon otevře a matrice se odstraní a zůstane pružná dutina, která kopíruje původní geometrii.

Odlévání ve vakuu - Proč je pro automobilové díly důležité
Vzduchové bubliny a neúplné výplně ničí rozměrovou přesnost a kvalitu povrchu. Odlévání ve vakuu odstraňuje zachycený vzduch, takže pryskyřice může dosáhnout jemných detailů a tenkých stěn. Výsledkem jsou hustší a konzistentnější díly-důležité pro součásti, které se musí později smontovat s jinými díly nebo při zkouškách vibrací, teplot a těsnění.

Typické kroky:

Kontrola návrhu zaměřená na úhly úkosu, tloušťku stěny a kritické tolerance.

Přesné CNC frézování hlavního modelu (nebo více předloh pro více-dutinové nástroje), často využívající frézování s vysokou tolerancí prosložité frézovací součásti.

Výroba silikonových forem kolem mistra.

Vakuové lití polyuretanové pryskyřice.

Vytvrzování, vyjímání z formy a jakékoli sekundární operace, jako je ořezávání nebo lehké obrábění.

Kontrola proti CAD a dodávka.

Vzhledem k tomu, že předloha pochází z CNC{0}}prací s vysokou tolerancí, forma a odlévané díly převezmou tuto přesnost po celou dobu životnosti silikonového nástroje.

Vytvoření hlavního vzoru pomocí frézování s vysokou tolerancí
Master nastaví strop přesnosti pro každý následující díl. Frézování s vysokou tolerancí na schopném stroji, se správným upevněním a měřením, může mít vlastnosti, které většina aditivních procesů na první pokus jen těžko dokáže. Montážní nálitky, zaklapnutí, těsnicí povrchy a vodicí kolíky mají všechny výhody. Mnoho výrobců CNC fréz, kteří slouží v automobilovém průmyslu, se zaměřuje speciálně na tyto stroje pro odlévání silikonových forem.

Manipulace se složitými frézovacími součástmi pro více{0}}dutinové formy
Když je rychle potřeba více než hrstka stejných dílů, více{0}}dutinové silikonové formy se stanou praktickými. Složité frézovací součásti-podřezy, tenké stěny, hluboké kapsy, více-stranná geometrie-se běžně obrábějí jako předlohy. Stejná schopnost také podporuje velkoobchodně přesné frézované automobilové komponenty, když požadavky na množství nebo materiál posunou projekt od vakuového lití do přímé CNC výroby.

Týmy, které považují kvalitu hlavního-modelu za -nedohodnutelnou, obvykle vidí těsnější konzistenci-k{3}}části a méně iteračních smyček.

Vakuové lití leží mezi čistě aditivní a čistě subtraktivní cestou. Je rychlejší a ekonomičtější než obrábění s tvrdými nástroji nebo dlouhé CNC běhy pro malé série, přičemž poskytuje lepší shodu materiálu a užší tolerance než většina tištěných dílů pro funkční automobilové testování. Odlévání uretanu versus CNC obrábění je často méně volbou buď{2}}nebo, ale spíše otázkou, kdy je použít.

Běžným požadavkem je rodina vnitřních svorek nebo sada pouzdra snímače, které je třeba před uvolněním nástroje zkontrolovat z hlediska uložení, síly svorky a základního vystavení okolnímu prostředí. Zákazník dodává CAD a specifikuje množství v rozsahu 30–50 s kritickými tolerancemi kolem ±0,15 mm.

Přesné CNC frézovánívyrábí předlohy s těmito tolerancemi. Silikonové formy jsou vyrobeny z předlohy a první vakuově odlitá{1}}dávka se obvykle odesílá do 8–12 pracovních dnů. Pozdější dávky ze stejných forem dorazí rychleji. Variace-k-dílu zůstává dostatečně nízká pro smysluplné kontroly sestavení a funkčnosti spíše než hodnocení „pouze{8}}prototypu. Pokud se objeví změna návrhu, předlohu lze revidovat a odlévat nové díly bez nákladů na nové tvrdé nástroje. Tato kombinace-vysoce{12}}frézované předlohy a vakuového lití{13}}se stala standardní cestou pro mnoho-vývojových programů pro výrobu automobilových dílů.

Dodavatelé obsluhující automobilové programy běžně pracují v rámci zavedených systémů kvality a mohou poskytnout sledovatelnost materiálu, zprávy o rozměrech a dokumentaci procesů. Kupující by měli potvrdit konkrétní certifikace a schopnost měření, které odpovídají požadavkům jejich programu, spíše než se spoléhat na obecná tvrzení.