Témata
Reklama

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.

Zur Entwicklung technologischer Grundlagen für ein automatisiertes Entpack-/ Entpulverungssystem für additiv hergestellte Lasersinterbauteile werden die Peripherieprozesse des selektiven Laserstrahlschmelzens optimiert. Darunter fällt das manuelle Entnehmen des sogenannten Pulverkuchens, welcher die fertigen Bauteile mit dem teils angebundenen und teils losen Pulver umfasst. Dieser nimmt den kompletten Bauraum der Lasersinteranlage ein und kann, je nach Höhe des Baujobs, ein Gewicht von bis zu 25 kg erreichen. Weiterhin zählt zu den Peripherieprozessen das manuelle Entpacken auf einem separaten Tisch und das anschließende Feinentpulvern in einer Strahlkabine. Die mit hohen Kosten- und Zeitaufwendungen sowie Pulverstaub Belastungen für den Bediener verbundenen Prozesse gilt es zu automatisieren. Hierzu werden verschiedene Konzepte für die einzelnen Schritte entwickelt und Grundlagenversuche mittels eines eigen konstruierten Versuchsaufbaus durchgeführt.

Ziel ist es in erster Linie die Ressource „Mitarbeiter“ zu schonen und kosteneffektiver anderweitig einzusetzen. Vorab festgelegte notwendige Parameter werden anhand der Grundlagenversuche überprüft. Dazu zählen die Maßhaltigkeit, das zerstörungsfreie Entpacken der Bauteile, das Recyclingspotential der Entpackstation und der angedachte Automatisierungsgrad.

Reklama
Reklama
Reklama
Bild 1. Versuchsvorrichtung für automatisierte Entpulverung; 1 – Strahllanze, 2 – Absaugung, 3 – Reguierung des Vakuums, 4 – Druckluftzuleitung für Schwingungserreger, 5 – ErdungDazu wurde am Fraunhofer-Kunststoffzentrum Oberlausitz (Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik) eine Versuchsvorrichtung zur Entpulverung von Lasersinterbauteilen (siehe Bild 1) entwickelt. Für die Entnahme aus der vorhandenen Anlagentechnik wurde der, für die spätere Entpulverung notwendiger Versuchsstand angepasst, sodass bei einer automatisierten Lösung kein erneutes Umlagern des Pulverkuchens erfolgen müsste. Zur Loslösung des teils verbackenen Pulvers mit der Bauteiloberfläche, geschuldet durch die hohe Wärmeentwicklung beim Laser-Sinter-Prozess, wurde eine Schwingungserregung während des Entpulverungsprozesses impliziert. Über einen pneumatisch und elektrisch angesteuerten Erreger liesen sich unter Variation der Ansteuerungsparameter Schwingungen unterschiedlicher Frequenz und Amplitude einleiten, die eine teilweise Lösung und Lockerung des Pulverkuchens bewirkten. Dabei sind im Weiteren noch Untersuchungen mit linearer Rüttelbewegung der Bauteile mit eventuellen Schwingungsunterbrechungen für eine bessere Effektivität der Loslösung vorgesehen. Der eigentliche Entpulverungsprozess wurde durch das Einbinden einer, von der Firma GP-Anlagenbau patentierten Saugstrahlanlge, übernommen. Durch die hohe Saugleistung der Saugstrahlanlage wird ein Unterdruck in der Versuchskammer erzeugt, sodass Strahlmittel durch eine separate Strahllanze über einen externen Förderbehälter eingebunden wird. Die abgebildete Versuchsvorrichtung wurde, aufgrund der starken elektrischen Aufladung durch losgelöstes Kunststoffpulver (hier PA12), geerdet.


Bei der Versuchsdurchführung wurden sowohl die Bauteilgrößen, als auch die Strahlmittel-komponente variiert. Das Prinzip der Pulverabtragung durch die verwendete Saugstrahlanlage wird als sehr effektiv eingeschätzt. Es zeigte sich, geschuldet der einseitigen Bearbeitungsrichtung, dass kleine Pulverkuchen mit kleineren bzw. leichteren Bauteilen einen höheren prozentualen Pulverabrieb zur Folge hatten. Dies ist nicht nur durch die festgelegte Wirkrichtung, sondern auch durch den begrenzten Wirkradius der Strahllanze im Versuchsaufbau beeinflusst. Bei kleineren Bauteilen zeigte sich eine Verwirbelung bzw. eine Positionsänderung, welche einen Pulverabrieb an mehreren Seiten der Bauteiloberfläche bewirkte. Für weitere Versuche sind mehrere Strahllanzen aus unterschiedlichen Richtungen angedacht. Ebenso wäre eine automatisierte Bewegung der Lanzen über ein mögliches integriertes Linearsystem vorstellbar. Das gewünschte Ergebnis von grob vorgereinigten Bauteilen wurde durch die Umstellung des Strahlmittels von PA-Pulver auf Glasperlen zusätzlich verstärkt. Jedoch führt die Umstellung einen höheren Mehraufwand, bezogen auf die Wiederverwendung des abgelösten Pulvers, mit sich. Es gilt abzuwägen, ob ein prozentual doppelt so hoher Pulverabrieb im festgelegten Zeitintervall mit einem zeitlich intensiveren Nachbearbeitungsprozess für die Pulverrückgewinnung der Methode mit reinem Eigenmaterial zu Entpulvern, vorzuziehen ist.

Fixierung mittels NetzstrukturWeiterhin sind verschiedene Lagefixierungsvarianten für Kleinteile getestet worden. Die Fixierungsvarianten sollen ein gezielteres und gesicherteres Entpulvern ermöglichen. Da sowohl keine Bauteilschädigung als auch kein Bauteilverlust eintreten darf, sind drei bevorzugte Methoden getestet worden. Es wurde eine Gitterbox während des Herstellungsprozesses, in welcher sich die gewünschten Bauteile befanden, generiert (siehe Bild 2). Außerdem wurde eine Netzstruktur im Bauraum hinterlegt, in welcher die gewünschten Bauteile undefiniert platziert werden konnten. Als letzte getestete Methode sind Stegverbindungen zwischen den Bauteilen, ähnlich wie beim Modellflugzeugbau, geschaffen worden. Diese Methoden wurden bezüglich Rückstandsloser Entfernung von der Bauteiloberfläche, sowie hinsichtlich Material- und zeitlichen Mehraufwand untersucht. Alle drei Methoden lieferten gute Fixierungsmöglichkeiten bezogen auf geeignete Bauteilgeometrien. Die Methodenauswahl sollte an die Bauteilgeometrie, sowie an die geforderten Stückzahlen angepasst sein.


Somit wurde ein Grundstein für ein angedachtes automatisiertes Entpack-/ Entpulverungssystem gesetzt und soll zukünftig auf eine angedachte Automatisierung weiter Entwickelt werden.

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

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik

Ondrej.Kotera@iwu.fraunhofer.de

www.iwu.fraunhofer.de

Tschechische Version: www.mmspektrum.com/17043

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 170432
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

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.

Problematika dějů při svařování plastů vybranými technologiemi

V současnosti průmyslově využívané technologie svařování plastů mohou do výrobního procesu vnést neočekávané problémy. Cílem článku je seznámit čtenáře s možnými úskalími, která mohou nastat při svařování některých typů plastů vybranými technologiemi.

Plasty a robot – jde to dohromady?

Žijeme v době, kdy nás plasty provázejí na každém kroku. Možná si ani neuvědomujeme, kde všude nám pomáhají, kde nás ovlivňují. Od tužky či propisky přes klávesnici, u které sedíme skoro každý den, po stravování a umělohmotné vařečky, které nahradily ty dřevěné, jež používaly naše babičky. Snažíme se usnadnit si život. Těžké díly ze železa vyměnit za lehčí, plastové. Stejně tak i tvůrci softwaru se snaží zjednodušit výrobu.

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.

Sledování forem ve výrobě, skladu i údržbě

Jednou z nejdůležitějších věcí, které firmy pracující v oblasti výroby výlisků řeší, je sledování forem a řešení problémů, které při výrobě nastanou. Důležité je problémy řešit tak, aby příště, pokud se stejný problém objeví znovu, bylo možné sáhnout do databáze a problém vyřešit ihned, bez zbytečných časových prodlev. To umožňuje systém MachineLOG IT, jenž maximálně zjednodušuje sledování pohybu forem, jejich oprav i nasazení ve výrobě.

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

Uniplast Brno vstoupil do druhé padesátky

V roce 2015 vstoupil Uniplast Brno do druhé padesátky let své činnosti, proto mi dovolte ohlédnout se za jeho pracovní činností v uplynulém roce. V souladu s prací v předešlém období navázal na tradiční konference, konzultace, exkurze, semináře a publikační činnost.

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