Témata
Zdroj: Cimatron

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Pavel Marek

Patří mezi klíčové osobnosti časopisu MM Průmyslové spektrum, kde zastává pozici odborného redaktora časopisu. Je absolventem strojní fakulty ČVUT v Praze. Po ukončení studia pracoval v Poldi SONP Kladno v závodě Doprava, poté jako konstruktér a projektant ve společnosti ČKD Lokomotivka. Pro MM Průmyslové spektrum pracuje od roku 1999.

Reklama

Software

Výroba forem probíhá obvykle zakázkovým způsobem v nástrojárnách, které mívají také své vlastní konstrukční oddělení, jež podle požadavků na finální výrobek příslušnou formu navrhne. K této práci se používá konstrukční a technologický software, který může obsahovat funkce usnadňující konstruktérům a technologům práci při jejím návrhu. Typickým příkladem takového softwaru je SolidWorks, který nabízí výkonné objemové i plošné modelování spolu s nástroji pro tvorbu plechových dílů, svařenců a forem. Existují však i vyloženě specializovaná komplexní řešení určená přímo pro nástrojárny. Mezi ně patří Cimatron, který nabízí širokou škálu specializovaných nástrojů a aplikací pro konstrukci a obrábění určených především výrobcům vstřikovacích forem, postupových a transferových lisovacích nástrojů. S jeho pomocí je možné rychle a kvalitně zpracovat i velmi složité projekty od nabídky až po finální dodávku.

Vstřikovací forma se „šupáky“ s různými směry odformování, konstruovaná v CAD/CAM Cimatron (Zdroj: Cimatron)

Obráběcí centra

V oblasti výroby nástrojů a forem dnes kralují pětiosá obráběcí centra, která umožňují produktivní a ekonomické komplexní obrobení těchto tvarově náročných obrobků a v mnoha případech mohou snížit potřebu časově náročného elektroerozivního obrábění. Příkladem mohou být obráběcí centra Hermle od velikosti C 400 U po C 62 U, která svou koncepcí zaručují stálou a dlouhodobou přesnost, což je pro výrobu dílů náročných na přesnost nezbytnou podmínkou.

Obráběcí centrum Hermle C 42 U (Zdroj: Hermle)

Zajímavým strojem je vysokorychlostní pětiosé obráběcí centrum Mazak UD-400/5X-, určené speciálně pro obrábění forem a zápustek a vyznačující se vysokou přesností a mimořádnou dynamikou. Nová konstrukce lože a stojanu potlačuje vibrace při zrychlování a zpomalování. Výjimečný standard obrábění zajišťuje symetrická konstrukce a 16 teplotních senzorů pro stálou kompenzaci teplotních posunů. Chladicí systém vřetena a kuličkového šroubu minimalizuje vznik tepla během provozu.

Vysokorychlostní pětiosé obráběcí centrum Mazak UD-400/5X pro obrábění forem a zápustek (Zdroj: Yamazaki Mazak)

Jinou možnost pro výrobu forem představuje použití horizontálních obráběcích center. Příkladem může být pětiosé univerzální obráběcí centrum DMU 65 H monoBLOCK od společnosti DMG Mori, které dokáže zkombinovat produktivitu a procesní spolehlivost horizontálního obráběcího centra s flexibilitou a ergonomikou univerzálního obráběcího centra. Jednodílná, značně tuhá termosymetrická konstrukce stroje s ustavením na třech bodech je základem pro vynikající frézovací výkon s maximální dlouhodobou přesností.

Řezné nástroje

V nástrojárnách nacházejí široké uplatnění stopkové monolitní frézy, které se používají pro frézování složitých tvarů, dutin a tvarových vnitřních prostor. Široké spektrum nových materiálů si vyžádalo zavedení nových řezných geometrií a povlaků, rostou i požadavky na délku pracovního dosahu nástrojů. Tyto požadavky plně uspokojují nové řady fréz Seco JS520 a JS720. Množství operací je rovněž prováděno minifrézami, ať již klasickými drážkovacími, nebo rádiusovými, které společnost Seco nabízí ve čtyřech délkových řadách.

Příklad provedení stopkové frézy Seco řady JS520 (Zdroj: Seco)

Společnost Iscar uvedla na trh nové typy monolitních karbidových stopkových fréz z nástrojové řady Multi-Master. Jde o frézy typů EOB (soudečkové), ELB (čočkové) a ETB (soudečkové kuželové), které jsou určeny pro pětiosé tvarové frézování, zejména pro polodokončovací a dokončovací operace v leteckém a medicínském průmyslu a pro výrobu forem a zápustek. Frézy se vyznačují velkým rádiusem na geometrii řezné hrany, díky němuž je možné použít větší axiální hloubku řezu. Obrobený povrch je mnohem hladší a nástroje mají delší životnost. Použitím nových typů fréz se sníží počet jednotlivých průchodů a zkrátí se strojní čas.

Velký rádius na geometrii řezné hrany umožňuje u nových fréz Multi-Master použít větší axiální hloubku řezu. (Zdroj: Iscar)

Novinkou společnosti Gühring jsou mikrofrézovací nástroje řady RF 100 Microdiver, které umožňují vysoce výkonné frézování a zanořování pod úhlem 60°. Jedná se o univerzální nástroje jak z hlediska aplikací, tak i materiálů, dovolující extrémní hodnoty řezných podmínek a hloubek řezu.

Mikrofréza RF 100 Mikrodiver od společnosti Gühring, nejmenší „potápěč“ na světě. (Zdroj: Gühring)

Elektroerozivní obrábění

K hlavním technologiím ve výrobě forem a nástrojů patří také elektroerozivní obrábění, které lze používat k obrábění vodivých materiálů jakékoliv tvrdosti s přesností na tisíciny milimetru. Technologie elektroerozivního hloubení umožňuje realizovat prostorové obrábění ve 3D, především  náročné tvary jinými technologiemi nerealizovatelné, například uzavřené dutiny s vnitřními ostrými hranami, přesná hluboká žebra nebo extrémně tenké tvarové drážky. V této oblasti excelují například hloubičky Sodick, dodávané na náš trh společností Zenit. Bezvýplachová technologie zde umožňuje přesné obrábění za použití jediné elektrody, lineární pohony umožňují okamžitou reakci na změnu směru. Firma má ve svém portfoliu rovněž drátové řezačky, které umožňují řezat kalenou ocel, diamant, karbid nebo titan. Širokým portfoliem v oblasti elektroeroze disponuje i švýcarský výrobce GF Machining Solutions.

3D tisk

Lze prostřednictvím 3D tisku vyrobit celou formu? Určitě ano. V oblasti slévárenství se využívá možnost 3D tisku pískových forem, například technologií Voxeljet. Díky tisku formy rovnou ze 3D dat odpadá nutnost výroby modelů a jejich formování do písku, přičemž samotnou formu i celý licí proces lze snadno optimalizovat.

Technicky i ekonomicky zajímavou oblastí uplatnění kovového 3D tisku při výrobě forem je konformní chlazení. U forem pro vstřikování plastů se běžně používají vrtané chladicí kanály, které však s ohledem na tvarovou složitost dutiny formy často neumožňují dosáhnout jejího optimálního chlazení. Metodou 3D tisku lze vyrobit chladicí kanály sledující tvar dutiny, které poskytují rovnoměrnější rozložení teploty v dutině a tím i rychlejší chlazení nebo ohřev dutiny formy. Toto tzv. konformní chlazení umožňuje zkrácení výrobního cyklu až o 40 % a zvýšení rozměrové přesnosti plastových výlisků. Služby v této oblasti poskytuje například firma Innomia.

3D tisk postupně nachází uplatnění také při opravách forem. Zde může být zajímavé použití hybridních technologií. Společnost DMG Mori nabízí hybridní stroje Lasertec 65 DED hybrid a Lasertec 125 DED hybrid, které kombinují technologii pětiosého frézovacího centra s laserovým depozičním navařováním s práškovou tryskou. Ve stroji je tak možné na jedno upnutí odebrat materiál z poškozených ploch, dostavět chybějící materiál a ofrézovat na čisto.

Hybridní stroj Lasertec 65 DED hybrid (Zdroj: DMG Mori)

Úprava povrchu

Na povrch tvarové dutiny mohou být v souvislosti s designem výrobku kladeny nejrůznější požadavky. Jedná se například o vytváření různých textur, ať už v podobě pravidelných rastrů, nebo například imitací povrchu kůže či nejrůznějších popisů. V této oblasti se dnes uplatňuje laserové texturování, které plně nahrazuje dřívější chemické výrobní postupy a na rozdíl od nich vnáší do obrobku geometricky přesně definovanou strukturu povrchu, což zajišťuje 100% opakovatelnost výroby. Například stroje Laser S 1000 U a Laser S 1200 U společnosti GF Machining Solutions představují vysoce efektivní a plně digitální řešení, které umožňuje textury aplikovat na komplexní 3D tvary. 

Goliášem v této oblasti je laserový pětiosý texturovací stroj Lasertec 400 Shape od společnosti DMG Mori, jenž slouží k tvorbě struktur v tvarových dutinách forem s rozměry až 3 350 x 1 350 x 1 000 mm a hmotností do 20 000 kg. Nově vyvinuté otočné laserové hlavy zde umožňují i vytváření drážek.

V některých případech, například při výrobě transparentních výlisků, nemusí však být kvalita povrchu zhotovené textury dostačující. Pro tyto případy vyvinul Fraunhoferův institut pro laserové technologie ILT metodu laserového leštění trojrozměrných mikrostruktur ultrakrátkými pulzy (USP). Proces leštění následuje ihned po operaci texturování na tomtéž stroji.

Z technologických důvodů může vyvstat potřeba opatřit funkční povrch formy vhodnou povrchovou úpravou. Společnost SHM vyvinula PVD povlak Sigaan AL, který se používá například pro ošetření povrchu forem pro tlakové lití hliníku. Povlak zde zabraňuje nežádoucímu ulpívání hliníkové taveniny na povrchu formy, čímž snižuje nároky na servis a zvyšuje životnost nástroje.

Související články
Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Evropskou veletržní sezónu 2019 opět zahájí Lipsko

Lipské průmyslové veletrhy Intec a Z otevřou brány výstaviště pro svůj další ročník již ve dnech 5. až 8. února 2019. Výhodný termín konání hned na začátku roku znamená pro vystavovatele a návštěvníky z České republiky ty nejlepší předpoklady pro navázání či prohloubení obchodních kontaktů na mezinárodní strojírenské a subdodavatelské scéně.

Související články
Moderní technologie v mechanice

Vyškovský výrobce teleskopických krytů, kapotáží a jiných výrobků z plechu firma Hestego společně se svojí sesterskou společností KSK Precise Motion, kuřimským výrobcem kuličkových šroubů, uspořádali pro své zákazníky a dealery z tuzemska i zahraničí Technický open house. Během třech dní se této akce zúčastnila celá řada návštěvníků z Německa, Rakouska, Švýcarska, Itálie, Turecka, Ruska, Polska a dalších zemí, kteří využili pozvání a nahlédli tzv. pod pokličku technického rozvoje a výroby samotné. Naše redakce byla též přítomna, a tak vám přinášíme malé poohlédnutí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Princip laserového čištění a jeho možnosti

Laserové čištění patří mezi mladé technologie, jež nacházejí stále nové uplatnění nejen v průmyslu. Hlavním důvodem jsou nízké provozní náklady, ekologická šetrnost k životnímu prostředí a v neposlední řadě šetrnost k čištěnému materiálu oproti konvenčním metodám.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

Formárenský veletrh se blíží

Již třetí ročník formárenského veletrhu Moulding Expo v druhé polovině května bude hostit výrobce forem a nástrojů a dodavatelé potřebných technologií ve Stuttgartu. Pořadatelé sezvali novinářskou obec do slovinské Lublaně, kde prozradili několik detailu o blížícím se veletrhu. Součástí tiskové konference byla také návštěva místních nástrojáren a výzkumného centra pro formárenství.

Ohlédnutí za MSV 2018

Jubilejní strojírenský veletrh v Brně se i letos nesl ve znamení inovací, technických i technologických novinek (často také světových premiér), ale hlavně v duchu oslav stého výročí založení Československé republiky, takže se také vzpomínalo na historické úspěchy v technice v expozici 100RIES. A není tedy divu, že partnerskou zemí bylo letos Slovensko. Na následujících řádcích přinášíme malé ohlédnutí za veletrhem, kde připomeneme některé exponáty, které v očích naší redakce za zmínku a vzpomínku stojí.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

Vývoj v oblasti 3D tisku z kovu pokračuje

Již téměř před rokem představila společnost Kovosvit MAS v rámci tradičních zákaznických dnů stroj WeldPrint5X. Na zářijovém strojírenském veletrhu v Brně byla novinka, která kombinuje plnohodnotnou generickou technologii (navařování kovu) a plnohodnotnou subtraktivní technologii pomocí frézování až v pěti osách, oceněna Zlatou medailí. „Ocenění ještě zvýšilo motivaci celého týmu, který na vývoji technologie pracuje,“ říká Petr Heinrich, technický ředitel Kovosvitu MAS. A prozradil, že firma chystá další novinky v oblasti 3D tisku z kovu.

Technologie roku 2018

Další z řady odborných seminářů společnosti Misan v jejím sídle v Lysé nad Labem s názvem Technologie roku 2018 se uskutečnil v únoru ve spolupráci se společností Tungaloy. Hlavními tématy byly automatizace výrobních procesů, monitorování a propojování výrobních strojů a systémů a představení nových výrobních zařízení, nástrojů a technologií, které pak byly následně předvedeny v praktické části semináře při ukázkách obrábění. Bonusem na semináři byla přítomnost chairmana a CEO Okuma Europe a Okuma America Corporation Takeshiho Yamamota a senior manažera z oddělení obchodu Okuma Europe Ralfa Baumanna, kteří poskytli MM Průmyslovému spektru exkluzivní rozhovor.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit