Témata
Reklama

Vrtáky QTD s tvrdokovovými destičkami vyrobené aditivní technologií

Dny, kdy přesné nástroje a aditivní výrobní strategie spolu neměly nic společného, jsou minulostí. Vrták Mapal řady QTD s tvrdokovovým hrotem, nástroj vyrobený pomocí aditivní výroby s LaserCUSING systémem od Concept Laseru, to prokázal. Je to poprvé, kdy specialisté na přesné nástroje z Aalenu vyrábějí vrtáky aditivně a s velmi dobrými výsledky. Dr. Dirk Sellmer, vedoucí výzkumu a vývoje v Mapalu, vysvětlil důvody, které vedly k novému vývojovému úkolu a využití nové geometrické volnosti v konstrukci složitých dílů.

QTD vrták pro průměry od 8 mm do 32,75 mm

Vrták Mapal QTD s vyměnitelnou destičkou je vyroben z kovového prášku pomocí systému tavení laserem od Concept Laseru, což umožňuje aplikovat novou konstrukci. QTD vrták byl dříve k dispozici v průměrech 13 mm a více. Jedním z důvodů byl přívod chladicí kapaliny v tělese nástroje. Čím menší je nástrojové těleso, tím větší je nežádoucí účinek standardního středového přívodu chladicí kapaliny na výkon nástroje. Centrální přívod chladicí kapaliny oslabuje jádro vrtáku a dělá ho nestabilním. Kromě toho musejí být chladicí kanály vždy menší. To snižuje průtok chladicí kapaliny do vložky. Nové konstrukční řešení tělesa vrtáku z nástrojové oceli se spirálovými chladicími kanálky se obvykle nepoužívá pro malé průměry. Nový design nyní umožňuje, že i jednolité vrtáky mohou být vyráběny v rozsahu průměrů 8 mm až 12 mm.

Reklama
Reklama
QTD vrták vyniká dobrým formováním třísky a spolehlivým odvodem třísek díky své geometrii.

Nová koncepce, spirálové chlazení

Hybridní výroba dílu, kdy stopka nástroje je vyrobena a obrobena konvenčně a vlastní vrták je zhotoven metodou aditivního tavení kovového prášku laserem, činí výrobní proces značně hospodárnější. Bezobslužná výroba bez výměn nástrojů a jednoduchý postprocesing jsou další aspekty, které zlepšují ekonomiku. Avšak největší výhodou přechodu z konvenčního výrobního procesu na aditivní výrobu bylo to, že dovoluje použít zcela nové geometrie a zvýšení výkonnosti nástrojů. Dr. Dirk Sellmer: „Změna konceptu chlazení zlepšuje výkon chlazení vrtáku. V porovnání s předchozím centrálním přívodem chladicí kapaliny s jeho rozvětvením Y zvyšuje spirální přívod chladiva průtok chladicí kapaliny o 100 %. Současně se zvyšuje pevnost jádra vrtáku tím, že chladicí kanálky jsou umístěny paralelně s drážkami pro odvod třísek. V rámci vývoje jsme navrhli i nové profily chladicích kanálů. Ty se odchylují od obvyklého kruhového tvaru mírně trojúhelníkovým tvarem. To optimalizuje modul setrvačnosti průřezu a zlepšuje průtok. V testech jsme zjistili, že průtok v této podobě se zvyšuje o 30 %. Takový profil nemůže být vyroben konvenčním způsobem. Kapalina proudí vrtákem při tlaku 1,6 až 3 bary.“

Nová koncepce chlazení znamená, že lépe chlazené vrtáky jsou vhodné pro delší vrtací práce. To také umožňuje rozšířit řadu vrtáků o menší průměry. Používá se nástrojová ocel 1.2709. Podle Dr. Sellmera je požadavek na prášek počítán z efektivní konstrukční hmotnosti plus 10 % a nevyužitý materiál je snadno recyklován. Pro rotující nástroje Mapal je vnitřní pnutí kritické. U konvenčně vyráběných dílů musí být vzhledem k velikým silám, kterým jsou vystaveny, pnutí odstraněno. To není případ LaserCUSING. Neustále se měnící místa exponované geometrie pomáhají během procesu stavby z vnitřní části napětí odstranit.

Systémová technika

Nasazeny jsou dva systémy Concept Laser M1 cusing s centrálním materiálovým kontejnerem. Středně výkonné systémy mají stavební ohraničení 250 x 250 x 250 mm. QTD vrtáky jsou rozloženy po 10x10 nebo 11x11 na stavební paletě. Sto až sto dvacet jedna vrtáků je vyráběno najednou. Stavební výkon 400 W laserů se pohybuje mezi 6 a 18 cm³.h-1. Aby se zabránilo kontaminaci, pracuje M1 cusing pod ochrannou atmosférou dusíku, jak je obvyklé. V průběhu zpracování se práškový materiál předehřívá na 60–70 °C. Tepelná expanze v procesu stavby musí být vzata v úvahu již při konstrukci. Po počátečních úspěších s řadou výrobků stoupá poptávka po výrobních kapacitách. I díky dobré organizaci může výroba probíhat 24 hodin, 7 dní v týdnu s bezobslužným provozem. Podle Dr. Dirka Sellmera jsou možnosti pro další rozšíření kapacity také ve využití více laserů v systému. V roce 2014 zmínil Dr. Kress, majitel Mapalu, potřebu alespoň pěti systémů ve střednědobém horizontu.

Vyměnitelná destička je zasazena ve stabilním prizmatickém uložení. Mapal nabízí čtyři typy plátků – pro oceli, nerezové oceli, litinu a hliník.

Proč Concept Laser?

Zeptáte-li se Matthiase Schneidera, zaměstnance oddělení výzkumu a vývoje Dr. Sellmera, pak podle něj byly hlavním důvodem pro výběr Concept Laseru snadná ovladatelnost, přístupnost a uživatelská přívětivost. Matthias Schneider také zmiňuje jako přednost Concept Laseru otevřený přístup k parametrům pro nastavení procesů. Proměnné parametry jsou obzvláště významné při zkouškách a zhotovování nových výrobků pro optimalizaci procesu. Systémy Concept Laseru vynikají díky jejich stochastickému řízení polohování segmentů řezu (jinak též „ostrovy“), které jsou zpracovávány postupně. Tato expoziční strategie způsobuje nejnižší napětí v součásti.

Geometrie a lehká konstrukce pro vyvažování

Změny v designu jsou patrné i v jiných oblastech u Mapalu. Váhově optimalizované, laserem stavěné externí výstružníky společnosti se sídlem v Aalenu jsou rovněž nové. Čím lehčí jsou výstružníky, tím lépe fungují. To platí zejména pro obrábění hřídelí malého průměru. Konvenčně vyráběné 8,5mm velké ocelové výstružníky už váží 400 gramů. Tato hmotnost a výsledné setrvačnosti přísně omezují maximální rychlosti. Aditivní výroba umožňuje stavět lehké vnější výstružníky s integrovaným vyvažovacím potenciálem. Dr. Dirk Sellmer: „Rozložení hmotností voštinové struktury výstružníků je jako vyvážení kol. Vnitřní dutiny označujeme jako vyvažovací profily. Vyvažovací profily nám umožní dosáhnout téměř dokonalé soustřednosti rotujících nástrojů.“ Žebrovaná struktura, speciálně navržená pro tyto aplikace, která byla zapsána na patentové žádosti, sníží hmotnost „nového“ 8,5mm vnějšího výstružníku na 172 gramů. To je úspora hmotnosti 57 %, s následkem lepšího výkonu této rotující součásti. Obrábění je rychlejší a přesnost je větší.

Systémem Concept Laser M1 cusing je vyráběno sto až sto dvacet jedna QTD vrtáků najednou.

Aditivní výroba usnadňuje produktová řešení

Aditivní výrobní strategie prokázaly, že vedou ke zvýšení konkurenceschopnosti, zlepšení ekonomiky a zvýšení přidané hodnoty. „V nejširším slova smyslu můžeme říci, že součásti budoucnosti jsou inteligentnější nebo komplexnější a samozřejmě nabízejí lepší výkon,“ pokračuje Dirk Sellmer a dodává: „Dávají nám také nové možnosti v konstrukci, která vyústí v nových geometriích s novými funkčními vlastnostmi. Obecně platí, že aditivní výroby usnadňují nová produktová řešení, která by byla nemyslitelná s konvenčními metodami. Každý realizovaný projekt je vzdělávací zkušenost. Tyto znalosti jsou pak použity v nových, budoucích projektech.“ Kromě optimalizace kvality upřednostňuje Mapal řízení procesů, aby bylo možné aditivně vyrábět lepší povrchy blíže k přesné součásti. Kryogenní odebírání třísky a požadavky na uzavřené chladicí okruhy a vnitřní komory vytvářejí nové technologické požadavky.

Zpracováno redakcí.Hedvika Hendrichová

hendrichova@misan.cz

www.misan.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 160145
Datum: 10. 02. 2016
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Soustružení abrazivním kapalinovým paprskem zvyšuje trvanlivost

Soustružení abrazivním vodním paprskem je technologie, která spojuje kinematiku konvenčního soustružení s abrazivním vodním paprskem jako nástrojem. Toto spojení je výhodné zejména při obrábění těžkoobrobitelných materiálů, např. titanových slitin, kde nahrazuje hrubování konvenčním soustružením řezným nástrojem.

Komodita Machine Tool je japonskou jistotou. Jak dlouho?

Japonsko. U Evropana tato destinace stále vyvolává pocit neznáma a určitého tajemna. Je to země kruté historie ovlivněné přímo i nepřímo lidskými rozhodnutími, jenž zanechaly v celé řadě generací znatelný šrám projevující se uzavřeností a prvotní osobní nedůvěřivostí a i určité váhavosti projevující se například z obavy ze sdělení negativního názoru spoluřečníkovi, aby se případně necítil uražen. V komunitě Japonců jste pokaždé udivováni obrovskou vzájemnou úctou a respektem. Budiž jejich chování vzorem pro ostatní národy.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Související články
Bezdotykové orovnávání brousicích kotoučů

Exaktní orovnávání diamantových brousicích kotoučů musí zajistit jak vytvoření požadovaného tvaru, tak i optimální topografii povrchu. U mechanických technologií vznikají vždy síly mezi nástrojem a kotoučem. Bezkontaktní strategie nyní používá pro orovnávání kotoučů technologii elektroerozivního řezání drátovou elektrodou.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
EMO Hannover 2013: část 8 - upínání obrobků

V tomto vydání se již naposledy v ucelené monotematické retrospektivě poohlédneme po loňském veletrhu obráběcí techniky EMO Hannover. Autor tohoto příspěvku se zaměřil na problematiku upínání obrobků. A co nového v této oblasti firmy nabízejí? Čtěte dále.

Sedm celoživotních návyků

Ve věku, kdy se většina lidí spokojeně těší do důchodu, podnikatel z americké Indiany, Don Wood, založil firmu, která se ukázala být jeho největším celoživotním úspěchem. Růst firmy s názvem 80/20 je záviděníhodný a vznikl díky perfektním organizačním dovednostem a energii vložené zakladatelem firmy. Jeho recept na úspěch přesto není přísně střeženým tajemstvím.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

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.

Již druhý hybridní stroj WeldPrint

Kovosvit MAS ve spolupráci s ČVUT vyvinul již druhý tzv. hybridní stroj pod obchodním názvem WeldPrint. Jde o technologii 3D tisku z kovu plně vyvinutou v České republice patřící do kategorie Hybrid Manufacturing (HM). Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady než u jiných technologií 3D tisku z kovu. Nový stroj bude díky nižší pořizovací ceně dostupnější než jeho předchůdce.

Obrábění s podporou ultrazvuku

Ultrazvuk nepomáhá pouze v chirurgii. Může být výhodně použit také v obrábění. Nákladný vývoj však většinou brzdí jeho zavedení a rozšíření. Ve výzkumném ústavu Fraunhofer - IPT proto zkoumali efektivní použití a optimalizaci ultrazvukových systémů při obrábění.

Horké komory pro práci s radioaktivním materiálem

V Řeži u Prahy bylo vybudováno nové výzkumné centrum, jehož součástí byla také výstavba kom-plexu horkých komor. Účelem výstavby bylo vytvořit pracoviště pro bezpečnou práci s vysoce radi-oaktivním materiálem. Po pěti letech budování se na začátku roku 2017 podařilo úspěšně zahájit aktivní provoz laboratoří, které jsou schopné zpracování, mechanického testování a mikrostrukturní analýzy radioaktivních materiálů (tlakové nádoby, vnitřní vestavby reaktorů, pokrytí paliva) s aktivi-tou až 300 TBq 60Co, materiálů pro reaktory III. a IV. generace a fúzní reaktory.

Největší předváděcí centrum laserů a CNC strojů

Časům nakupování průmyslových strojů naslepo, bez osobního vyzkoušení a podrobné znalosti strojů, provozních nákladů a potřeb, již „odzvonilo“.

Řezání vodním paprskem zrychluje výrobu letadel

Vyráběné součásti letadel spolu musejí přesně lícovat. To platí také při opravách a údržbě, kdy je nutné vadné součásti vyměnit. Specialista na výrobu letadel nyní spoléhá na zařízení s řezací hlavou pracující přesně ve 2,5D, která je řiditelná v pěti osách.

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.

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