Témata
Reklama

Automatické odělování zbytkového prášku u aditivně vyráběných dílů

Vývoj technologie automatického systému pro oddělování zbytkového prášku aditivně vyráběných dílů technologií SLS byl námětem úkolu, který byl řešen na pracovišti Fraunhoferova institutu obráběcí a tvářecí techniky (IWU) v Žitavě.

Při vývoji základních technologických podkladů automatického systému pro oddělování/odstraňování zbytkového prášku aditivně vyráběných dílů byly optimalizovány periferní procesy technologie SLS (selektivního laserového sintrování). K těmto procesům patří jak manuální vyjímání dílů s ulpívajícím práškem, které obsahují částečně navázaný (natavený) a zčásti i volný prášek (tyto celky zaujímají kompletní pracovní prostor sintrovacího zařízení – prášek v tomto případě tvoří podpůrný materiál – a mohou podle výšky tisknutého objektu dosáhnout hmotnosti až 25 kg), tak manuální extrakce dílů na odděleném stole a následné odstranění prášku tryskáním v tryskací kabině. Základní myšlenkou bylo tyto operace, které jsou spojeny s vysokou časovou náročností, náklady i zatížením operátorů, automatizovat. Pro jednotlivé kroky těchto operací byly připraveny různé koncepty a provedeny prvotní zkoušky s pomocí zkušebního zařízení vlastní konstrukce.

Reklama
Reklama
Reklama

Cíl zkoušek

Cílem bylo v prvé řadě ušetřit cennou pracovní sílu a nasadit ji z hlediska nákladů efektivněji na jiném místě. S pomocí základních experimentů byly přezkoušeny potřebné, předem určené parametry. Mezi ně patří především rozměrová stálost, nedestruktivní vyjímání dílů, recyklační potenciál místa pro odstraňování prášku a zamýšlený stupeň automatizace.

Zkušební zařízení pro odstraňování prášku

Zkušební zařízení (viz obr. 1) bylo realizováno na výzkumném pracovišti „Fraunhofer Kunststoffzentrum Oberlausitz“ Fraunhoferova institutu IWU, jež bylo v uplynulém roce nově otevřeno v saské Žitavě. Pro vyjímání dílu ze stávajícího SLS zařízení bylo uzpůsobeno zkušební místo potřebné pro pozdější odstranění prášku tak, aby při automatizovaném řešení nemuselo následovat žádné další přenášení dílu s ulpělým práškem. Pro odstranění částečně spečeného prášku z povrchu dílu, který na něm ulpívá kvůli vysokému vyvíjenému teplu v procesu sintrování, bylo implementováno zařízení na buzení kmitání. Prostřednictvím pneumaticky a elektricky řízeného budiče bylo možné změnami frekvence a amplitudy dosáhnout částečného porušení a uvolnění napečeného prášku. Pro další pokusy je uvažováno s lineárním vibračním pohybem dílu a eventuálním přerušováním tohoto pohybu. Vlastní proces odstraňování zbytkového prášku byl realizován prostřednictvím začlenění patentované tryskací komory s odsáváním od firmy GP-Anlagenbau. Díky vysokému výkonu odsávání tryskací komory vzniká ve zkušební komoře podtlak tím, že je tryskací médium zapojeno prostřednictvím oddělené trysky přes externí přepravní nádobu. Zkušební zařízení muselo být na základě silného elektrického náboje vznikajícího pohybem uvolněného plastového prášku (v daném případě PA12) uzemněno.

Obr. 1. Zkušební zařízení pro automatické odstraňování prášku; 1 – tryskací nástavec, 2 – odsávání, 3 – regulace vakua, 4 – přívod tlakového vzduchu pro budič kmitání, 5 – uzemnění

Metody tryskání

Při vlastních testech byla měněna jak velikost dílů, tak i tryskací médium. Princip abraze práškem prostřednictvím využití tryskacího zařízení spojeného s odsáváním byl posouzen jako velmi efektivní. Ukázalo se, že díky jednostrannému směru tryskání malých, resp. velmi lehkých dílů se zvýšil procentuální oděr prášku. Toho nebylo dosaženo pouze vlastním směrem tryskání, ale i omezeným účinným poloměrem trysky ve zkušebním zařízení. U malých dílů se projevovalo víření (změny pozice), které ovlivnilo oděr prášku z více stran povrchu dílu. Při dalším testování se předpokládá využití více tryskacích nástavců z více směrů. Stejně tak by byl možný automatický pohyb nástavců prostřednictvím možného integrovaného lineárního systému. Požadovaný výsledek byl v tomto případě dodatečně zesílen u hrubě předčištěných dílů přechodem na jiné tryskací médium, a to z PA prášku na skleněné kuličky. Tato změna média byla ovšem spojena s dalšími vícenáklady spojenými s opětovným využitím uvolněného prášku. Zde je třeba ještě zvážit, zda je výhodnější procentuálně dvakrát vyšší oděr prášku v určitém časovém intervalu s následným, časově náročným procesem pro opětovné získání prášku, nebo metoda tryskání čistým práškem.

Způsoby fixace polohy malých dílů

Dále byly testovány různé varianty fixace polohy malých dílů. Fixace dílů umožňuje cílené a bezpečné odstranění prášku. Vzhledem k tomu, že nesmí dojít k žádnému poškození dílů ani ke ztrátě hmotnosti, byly otestovány tři preferované metody. Jednou z nich je mřížkový box generovaný v samotném výrobním procesu, kde se nacházejí požadované díly (viz obr. 2). Další testovanou možností byl síťový box, do něhož byly požadované díly umístěny volně. U poslední testované metody byly díly opatřeny můstkovými spojeními, která si lze představit podobně jako síť u tzv. plastikových modelů. Tyto metody byly testovány s ohledem jak na bezezbytkové odstranění prášku z povrchu dílu, tak i na materiálové a časové vícenáklady. Všechny tři zmíněné metody poskytují dobré možnosti ustavení, vždy ovšem s ohledem na vhodnou geometrii dílu. Proto by měl být výběr metody přizpůsoben geometrii i požadovanému počtu dílů.

Obr. 2a+b. Ustavení dílů pomocí síťové struktury

Těmito testy byl položen základní kámen systémů pro oddělování/odstraňování zbytkového prášku, který poslouží jako výchozí bod k dalšímu zkoumání a vývoji této automatizované periferní technologie určené pro aditivní výrobní metodou SLS.

Dieser Artikel in deutsche Sprache (Entpack-/Entpulverungssystem für additiv hergestellte Lasersinterbauteile) finden sie auf www.mmspektrum.com/170432.

Fraunhoferův institut IWU

Dipl.-Ing. (FH) Johanna Schubert, Dr.-Ing. Martin Kausch

Ondrej.Kotera@iwu.fraunhofer.de

www.iwu.fraunhofer.de

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 170431
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Autor:
Firmy
Související články
Automatisiertes Entpack-/Entpulverungssystem für additiv hergestellte Lasersinterbauteile

Zur Entwicklung technologischer Grundlagen für ein automatisiertes Entpack-/Entpulverungssystem für additiv hergestellte Lasersinterbauteile werden die Peripherieprozesse des selektiven Laserstrahlschmelzens optimiert.

Automatická optimalizace plastového výrobku, formy a vstřikovacího procesu

Virtuální a reálná optimalizace procesu vstřikování plastů Varimos (Virtual And Real Injection Moulding Optimisation System) je expertní systém německé firmy Simcon GmbH. Sestává ze dvou základních částí – virtuální a reálné.

V centru evropské formařiny

Ve dnech 30. května až 2. června 2017 se na novém výstavišti ve Stuttgartu uskuteční specializovaný veletrh Moulding Expo, zaměřený na konstrukci nástrojů, texturování a výrobu forem.

Související články
Náklady na přídavné materiály pod kontrolou

ColorSave 1000 je poslední generace gravimetrického dávkování aditiv pro lisovny. Jedná se o patentovaný systém izraelské firmy LIAD, který má vnitřní vážicí násypku, zajišťující vysokou odolnost vůči mechanickým nárazům a chvění.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kompletní řešení při výrobě plastových dílů

Kvalita plastového výlisku je závislá na celé řadě faktorů – od přesnosti vstřikovací formy přes teplotu vstřikovaného plastu, čistotu formy a vstřikovacího zařízení při změně barvy či materiálu až po například viditelnost místa vtoku. Bývá řešena zejména s ohledem na zdravotnické či potravinářské požadavky. Technologie vstřikování plastů je velmi komplexní obor, kdy se na výsledku podílejí celé týmy. Samotný návrh formy se všemi potřebnými komponenty, tak aby výsledkem byl přesný výlisek, je doslova fundamentální pro konečný zisk.

České struny do 3D tiskáren

Provoz Plasty Mladeč Zemědělského družstva Haňovice se zabývá výrobou plastových technických profilů a také tiskových strun do 3D tiskáren světového formátu. Provoz PM byl založen již v roce 1992, ale s výrobou tiskových strun začal v roce 2013. Kromě tiskové struny se zabývá výrobou dalších plastových technických profilů, trubek, trubiček a jiných výrobků.

O plastech v kontrastech

Plasty jsou nedílnou součástí novodobé společnosti, výrazně se podílejí na technickém rozvoji, zlepšování kvality života i zdraví lidstva. Vyznačují se unikátní kombinací materiálových vlastností, od kovů se výrazně odlišují, ale v něčem jsou si vzájemně podobné. Chemická podstata plastů však vyvolává ve společnosti i kontroverzní reakce na jejich použití.

Unikátní technologie pomohou výrobě komponentů vstřikovacích lisů

Společnost Engel strojírenská byla založena v roce 2000 a jejím úkolem se stala výroba komponentů pro výrobní závody společnosti Engel v Rakousku. Výroba byla zprvu situována v prostorách firmy Jihostroj Velešín. V roce 2008 byl v Kaplici otevřen nový moderní závod, který se v rámci holdingu stal kompetenčním centrem pro elektromontáž a zpracování plechů.

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Automatizační řešení pro kratší doby cyklů

Díky nové funkci active vibration control rozpoznají lineární roboty Engel viper nejen své vlastní vibrace, ale mohou také reagovat na vibrace, které jsou způsobeny vnějšími vlivy. Aktivní kompenzace kmitání během běžícího procesu zvyšuje rychlost nastavení polohy a zkracuje dobu cyklu.

Výroba stavebnic leteckých modelů

Pamětníci si možná vzpomenou na reportáž o výrobě plastikových leteckých modelů, která vyšla v MM Průmyslovém spektru 1, 2/2004. Když jsem loni na setkání uživatelů softwaru NX potkal pana Vladimíra Šulce, jednoho ze zakladatelů společnosti Eduard – Model Accessories, pozval mě, ať se k nim do Obrnic přijedu znovu podívat, protože za tu dobu se mnohé změnilo.

Zavedení nového softwaru zefektivnilo konstrukci forem

Společnost Dramco Tool & Die Co. z Grand Islandu se specializuje na výrobu komplexních vstřikovacích forem pro automobilový a spotřební průmysl. S ohledem na potřebu upgradovat a změnit systém konstrukce a výroby forem za účelem zvýšení efektivity začala hledat systém, který by umožňoval rychlou konstrukci forem, automatizaci některých procesů a umožňoval práci jak s objemovými tělesy, tak s volnými plochami.

Jedině CO2 laser pro opracování plastů? Dnes už ne

Implementace a nahrazování mechanických střihadel funkčními celky s CO2 lasery je již dlouhou dobu etablovaný proces pro odstraňování vtokových soustav. Ale co když chceme výrobek z plastu kompletně opracovat? Zjednodušit tvar formy a snížit tak náklady ve výrobě? Musíme kupovat drahé 3D CO2 laserové celky? Není možné laserovou technologii integrovat do technologie stávající?

Igráček slaví 40. narozeniny

Generace Husákových dětí si jistě dobře vzpomíná na malou plastovou figurku představující různá povolání. Igráček letos oslaví 40. narozeniny, a tak určitě stojí za to, podívat se důkladněji na jeho osud i na jeho výrobu.

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