Rapid Tooling do wtrysku
Narzędzie szybkie to nie narzędzie produkcyjne zrobione byle jak. To inna konstrukcja do innego zadania, a znajomość tej różnicy chroni program przed kupnem niewłaściwego. Budujemy frezowane CNC narzędzia aluminiowe i pomostowe z utwardzanej stali, i powiemy Ci wprost którego Twój wolumen naprawdę potrzebuje.
Bezpłatna konsultacjaMateriały
| Gatunek | Właściwości | Typowe zastosowania |
|---|---|---|
| Aluminium 6061-T651 | przewodność cieplna około 165 watów na metr kelwin, około pięciokrotność stali narzędziowej, obrabialne z dużą prędkością co skraca czas realizacji, przyjmuje twarde anodowanie podnoszące twardość powierzchni po obróbce | bloki gniazd prototypowych i małoseryjnych, wkładki rdzeni, narzędzia próbne do około 5 000 strzałów |
| Aluminium 7075-T6 | wyższa wytrzymałość i twardość niż 6061 przy nieco niższej przewodności cieplnej, lepsza odporność na zużycie w linii podziału i uszkodzenia doszczelnień przy dłuższych seriach małych | biegi zbliżające się do górnej granicy żywotności narzędzia aluminiowego, części z głębokimi doszczelnieniami, narzędzia z większą liczbą cykli wyrzutu |
| Stal wstępnie utwardzona 1.2312 (P20 plus siarka) | dostarczana utwardzona do około 30 HRC, obrabialna, wyraźnie bardziej odporna na zużycie niż aluminium na ciasnych doszczelnieniach i powierzchniach styku | narzędzia pomostowe gdzie część ma wypełniacz ścierny lub głębsze doszczelnienia, oraz gdzie narzędzie musi utrzymać tolerancję ponad kilka tysięcy strzałów |
| P20 wstępnie utwardzona stal formowa | około 28 do 34 HRC w przekroju, równomierna twardość bez obróbki cieplnej, dobra polerowalność, standardowa baza narzędzia produkcyjnego | narzędzia produkcyjne i zwykła odpowiedź gdy wolumen zastępuje rapid tooling |
| Utwardzana stal na wkładki (H13 lub 1.2344) | 48 do 52 HRC po obróbce cieplnej, stosowana selektywnie jako wkładka w narzędziu aluminiowym w punktach zużycia, a nie jako całe narzędzie | doszczelnienia, cienkie powierzchnie styku, powierzchnie suwaków i każde miejsce gdzie w narzędziu aluminiowym zużycie pojawia się najpierw |
| Wyrzutniki i elementy zużywalne | utwardzane kołki wyrzutowe, tuleje i płyty zużywalne montowane w narzędziach aluminiowych, żeby miękki materiał bazowy nie zacierał się o siebie przez wiele cykli | każde narzędzie aluminiowe, bo formą uszkodzenia aluminium jest zużycie i zatarcie na ruchomych powierzchniach, a nie pękanie |
Parametry procesu
| Parametr | Zakres standardowy |
|---|---|
| Czas realizacji narzędzia aluminiowego | 2 do 3 tygodnie |
| Czas realizacji pomostowego narzędzia stalowego | 3 do 4 tygodnie |
| Czas realizacji produkcyjnego narzędzia stalowego | 4 do 6 tygodni |
| Oczekiwana żywotność narzędzia aluminiowego | 500 do 5 000 strzałów w zależności od żywicy, zawartości wypełniacza i złożoności części |
| Oczekiwana żywotność pomostowego narzędzia stalowego | 10 000 do 50 000 strzałów |
| Zalecane pochylenie przy aluminium | 1,5 do 3 stopni na stronę, więcej niż potrzebuje narzędzie stalowe |
| Liczba gniazd w rapid tooling | standardowo jednogniazdowe, 2 do 4 gniazd gdzie wolumen to uzasadnia |
| Maksymalny rozmiar części | do 800 x 600 x 400 mm |
| Dostępny zakres maszyn | 50 do 800 T |
| Tolerancja części | plus minus 0,05 mm standardowo, ciaśniej po uzgodnieniu dla cech krytycznych |
Wykończenie powierzchni
Po obróbce
Powierzchnia jaką zostawia frez, z widocznymi śladami po narzędziu. Dla funkcjonalnej części próbnej to często wszystko czego trzeba, i utrzymuje narzędzie szybkie przy najkrótszym terminie. Tam gdzie część będzie oceniana pod kątem wyglądu, strategię frezowania planuje się tak by ślady omijały widoczne powierzchnie, zamiast szlifować je potem.
Tekstura VDI 3400
Dostępna na aluminium, choć trawienie zachowuje się na aluminium nieco inaczej niż na stali i wychodzi na ogół grubsze. Tekstura to też praktyczny sposób ukrycia śladów po narzędziu na części prototypowej, co czyni ją bardziej użyteczną w rapid tooling niż w narzędziach produkcyjnych.
Śrutowanie
Jednolite wykończenie satynowe uzyskane medium szklanym lub ceramicznym daje spójny wygląd bez kosztu i czasu trawienia chemicznego. Często to najlepszy balans dla narzędzia małoseryjnego, gdzie wygląd ma znaczenie ale ilość nie uzasadnia pełnej tekstury.
Twarde anodowanie
Obróbka elektrochemiczna budująca na powierzchni aluminium twardą warstwę tlenkową i osiągająca twardość powierzchni około HV 400 do 600. Zastosowana na powierzchniach roboczych narzędzia szybkiego wyraźnie wydłuża użyteczną żywotność, choć nieznacznie zmienia wymiary i musi być uwzględniona w gnieździe.
Utwardzane wkładki w punktach zużycia
Zamiast utwardzać całe narzędzie, wkładki H13 umieszcza się na doszczelnieniach, powierzchniach styku i stykach suwaków. Kosztuje to nieco więcej niż zwykłe aluminium i rozwiązuje konkretne miejsca w których narzędzie szybkie zużywa się najpierw, co zwykle działa lepiej niż próba utwardzenia całego gniazda.
Granice polerowania aluminium
Aluminium nie przyjmuje ani nie utrzymuje wysokiego połysku i nie da jakości optycznej. Uczciwe stwierdzenie brzmi: części przezroczyste i optyczne wymagają narzędzia stalowego. Mówimy to na przeglądzie, a nie po tym jak czekałeś na części które nie mogą spełnić wymagania.
Projektowanie pod kątem produkcji (DFM)
- Daj więcej pochylenia niż potrzebuje narzędzie stalowe, bo aluminium ma większe tarcie powierzchniowe i każdy dodatkowy stopień pochylenia obniża siłę wyrzutu i zużycie narzędzia
- Stosuj duże promienie na doszczelnieniach i powierzchniach styku, bo ostre krawędzie to pierwsza rzecz która w miękkim narzędziu ulega zniszczeniu
- Unikaj żywic z włóknem szklanym w narzędziach aluminiowych, bo włókno ściera gniazdo i zamienia narzędzie na 5 000 strzałów w narzędzie na 1 000 strzałów
- Utrzymaj małą zmienność ścianki, bo aluminium odprowadza ciepło szybko i nierównomiernie, a ta kombinacja porusza wymiarami bardziej niż stal
- Używaj utwardzanych wkładek na doszczelnieniach zamiast liczyć że materiał bazowy wytrzyma, bo zwykle nie wytrzyma powyżej kilku tysięcy cykli
- Pilnuj długotrwałej temperatury formy przy żywicach wysokotemperaturowych, bo aluminium traci wytrzymałość długo przed stalą
- Zaplanuj przejście na narzędzie produkcyjne zanim będziesz go potrzebować, bo narzędzie pomostowe u kresu żywotności to nie to samo co narzędzie które nagle zawiodło
- Stosuj jedno gniazdo o ile nie ma powodu inaczej, bo dodatkowe gniazda dokładają kosztu i rzadko zwracają się przy małej ilości
- Zamroź projekt przed nacięciem stali i zaakceptuj że etap aluminiowy istnieje częściowo po to byś znalazł co jest nie tak
- Prześlij pliki STEP, IGES lub DXF i otrzymaj bezpłatną rekomendację trasy narzędziowej z DFM w ciągu 24 godzin
Narzędzia i moce produkcyjne
| Typ | Czas realizacji | Nadaje się do |
|---|---|---|
| Narzędzie aluminiowe frezowane CNC | 2 do 3 tygodnie | 25 do 500 szt, serie próbne, testy rynkowe, partie do zamrożenia projektu, potwierdzenie geometrii przed narzędziem produkcyjnym |
| Narzędzie aluminiowe z utwardzanymi wkładkami | 2 do 3 tygodnie | 500 do 5 000 szt lub części z głębokimi doszczelnieniami, gdzie zwykłe aluminium zużyłoby się najpierw na stykach |
| Pomostowe narzędzie ze stali wstępnie utwardzonej | 3 do 4 tygodnie | 5 000 do 50 000 szt, żywice z włóknem szklanym, części z wymagającymi doszczelnieniami lub tolerancjami |
| Utwardzane stalowe narzędzie produkcyjne | 4 do 6 tygodni | powyżej około 20 000 szt rocznie na numer rysunku, długie programy i każda część która będzie wtryskiwana wielokrotnie przez lata |
Zapewnienie jakości
- Rysunki narzędzia wystawiane przed rozpoczęciem obróbki, żeby układ, wlew i wyrzut były sprawdzone a nie odkryte
- Sprawdzenie wymiarowe gniazda przed pierwszym strzałem próbnym, niezależnie od tego czy narzędzie jest aluminiowe czy stalowe
- Strzały próbne prowadzone przy parametrach produkcyjnych, z parametrami zapisanymi i zachowanymi dla biegów powtarzalnych
- Raport z kontroli pierwszego egzemplarza wystawiany z próbkami T1, a nie dopiero po tym jak o niego poprosisz
- Bilans chłodzenia sprawdzony na narzędziu przed biegiem, co przy aluminium znaczy więcej niż większość przypuszcza
- Skok wyrzutnika i ślady wyrzutu sprawdzane na pierwszych strzałach, póki narzędzie da się tanio skorygować
- Liczba strzałów zapisywana dla każdego biegu na narzędziu, a suma bieżąca dostępna dla Ciebie w każdej chwili
- Narzędzie sprawdzane i konserwowane między kampaniami, z każdym wykrytym zużyciem zgłaszanym Tobie zamiast cicho wchłoniętym
- Certyfikat materiałowy i raport wymiarowy idą do klienta z każdą partią, a certyfikat pochodzenia dodajemy
- Gdy klient sobie tego zażyczy, SGS, Bureau Veritas lub TUV sprawdza produkcję na dowolnym etapie
Zastosowania
- Części prototypowe do walidacji projektu i testów stanowiskowych
- Partie testów rynkowych przed zamówieniem narzędzia produkcyjnego
- Ilości próbne crowdfundingowe i przedpremierowe
- Produkcja pomostowa podczas budowy wolniejszego narzędzia gdzie indziej
- Części zamienne i na rynek wtórny o skromnym popycie
- Próby wymiarowe i dopasowania względem zespołów współpracujących
- Próby koloru i materiału na realnych częściach z narzędzia
- Warianty regionalne które nie uzasadniają pełnego narzędzia produkcyjnego
- Budowy przedseryjne wspierające decyzję o zamrożeniu projektu