Утритесь, скептики 3д-печати!

lexpartizan — 31.07.2015

Благодаря особой геометрии, сверло QTD со вставкой выгодно отличается оптимальной формой стружки и ее стабильным отводом. Для фиксации вставки используется надёжное призматическое соединение. Изделия повышенной точности соответствуют самым высоким требованиям к качеству обработки и свёрл. В наличии четыре типа вставок — для обычной и нержавеющей стали, чугуна и алюминия.
Аддитивное производство путём лазерного плавления металлического порошка на оборудовании Concept Laser сделало возможным принципиально новые подходы к проектированию. Ранее диаметр свёрл QTD со вставками составлял от 13 мм, что объяснялось, в том числе, наличием в корпусе инструмента канала для подвода охлаждающей жидкости (СОЖ). Чем меньше инструмент, тем выше отрицательное влияние типового центрального подвода СОЖ на рабочие характеристики изделия. Центральный подвод ослабляет сердцевину сверла, делает её нестабильной. Кроме того, приходится уменьшать каналы системы охлаждения, а значит, падает объём подаваемой СОЖ. Новую конструкцию стального корпуса сверла со спиральными охлаждающими каналами раньше в малых инструментах не использовали. Теперь диаметр даже цельного сверла составляет от 8 до 12 мм(впервые в мире).
Серия свёрл QTD со вставками выпускается методом аддитивного лазерного плавления по гибридной технологии: хвостовик режущего инструмента обрабатывается традиционным способом, а аддитивное сверло наплавляется лазером. Такой подход существенно удешевил производство. «Гибридные процессы для нас оптимальны: простые компоненты обрабатываются на традиционных станках, более сложные строятся на аддитивном оборудовании», — рассказывает Дирк Селлмер. Технология цифрового лазерного плавления сокращает затраты и за счёт других факторов: отсутствие персонала на производстве, более оперативная замена инструментов, меньшее количество брака. При этом главным преимуществом перехода от традиционного производства к аддитивному стала принципиально новая геометрия инструментов, улучшающая их рабочие характеристики.
«Каналы подвода СОЖ в изготовленных аддитивным методом свёрлах имеют спиральную форму, что повышает эффективность охлаждения, — поясняет Дирк Селмер. — По сравнению с центральным каналом СОЖ с Y-образным отводом, который использовался ранее, спиральная структура повышает скорость потока СОЖ на 100%». Кроме того, теперь канал охлаждения проходит параллельно винтовой канавке, улучшая стабильность центральной части сверла. Более эффективному охлаждению также способствует новый профиль канала для СОЖ, которому вместо круглой придали слегка треугольную форму. Это оптимизирует геометрию момента инерции и скорость потока. Тесты показали, что поперечный срез такого типа повышает скорость жидкости на 30%. Но традиционными методами получить такой профиль канала невозможно. Давление СОЖ здесь составляет от 1,6 до 3 бар.
Благодаря конструкционным изменениям, свёрла охлаждаются эффективнее и могут функционировать дольше. Кроме того, теперь в ассортименте доступны свёрла меньшего диаметра. Для производства используется нержавеющая сталь 1.2709. По словам Селлмера, потребность в порошке рассчитывают по формуле «реальная масса изделия плюс 10%», а отходы легко пустить в работу повторно. Для вращающегося инструмента, который выпускают в компании Mapal, критично внутреннее напряжение. Учитывая огромные нагрузки в процессе обработки, после традиционного фрезерования необходимо снимать внутреннее напряжение в сверле. Для технологии LaserCUSING это неактуально. Благодаря постоянной смене участков воздействия, внутреннее напряжение снимается ещё на этапе построения изделия.
Конструкционные изменения коснулись и других позиций в ассортименте компании. Немецкий производитель уже предложил новинку — сбалансированные по весу внешние развёртки, изготовленные методом лазерного плавления. Чем легче внешняя развёртка, тем лучше она работает. Этот принцип особенно актуален при фрезеровании шпинделей малого диаметра. Выпускаемые по традиционной технологии стальные внешние развёртки на 8,5 мм весят целых 400 г. Соответственно, предельная скорость шага серьезно ограничена механической инерцией. Методы аддитивного производства позволяют получать облегчённые и сбалансированные развёртки. «Распределение массы в сотовой структуре внешних развёрток напоминает балансировку колес, — рассказывает Селлмер. — Внутренние полости мы называем балансировочными профилями. Именно они помогают добиться практически идеальной концентричности при вращении инструмента». Особая структура ребер, на которую уже получен патент, сократила вес «новой» внешней развёртки на 8,5 мм до 172 г. Снижение веса на 57% улучшило рабочие характеристики инструмента — обработка идёт быстрее, повышается точность..

Из интервью с Дирком Селлмером, главой отдела исследований и разработок компании Mapal:

Редакция: Расскажите, пожалуйста, о системе охлаждения.
Дирк Селлмер: Мы изменили подходы к охлаждению, чтобы сделать его эффективнее. По сравнению с центральным каналом СОЖ с Y-образным отводом, который использовался ранее, спиральная структура повышает скорость потока СОЖ на 100%. Кроме того, теперь канал охлаждения проходит параллельно винтовой канавке, что улучшает стабильность центральной части сверла. В рамках проекта мы также предложили новый профиль каналов для СОЖ, придав ему вместо круглой слегка треугольную форму. Тесты показали, что поперечный срез такого типа повышает скорость потока на 30%. Объем проходящей через сверло СОЖ в 1,6–2 раза превышает показатель для инструментов, изготовленных традиционным способом. А выпуск свёрл меньшего диаметра стал чем-то вроде побочного эффекта.

Редакция: Каковы основные требования к прецизионному сверлу?
Дирк Селлмер: Идеальное сверло — очень жёсткое снаружи и слегка пластичное внутри. При лазерном плавлении металлов есть возможность задавать выборочную толщину с последующей закалкой поверхности путем термообработки, а внутри формировать ячеистую или сотовую структуру. Результат — облегчённые решения и e-модули, которые невозможно получить традиционным способом. Если точнее, мы сосредоточены на производстве по принципу корпуса/сердцевины. Сначала формируется сердцевина сверла со вставкой и системой охлаждения, которую соединяют с традиционным шпинделем. На втором этапе аддитивного производства строится внешняя оболочка более высокой плотности. Получаем практически идеальное сверло — прочное снаружи и пластичное внутри: эта пластичность скомбинирована с высокими показателями жёсткости и прочности на растяжение. Готовый инструмент, естественно, проходит высокотемпературную обработку: мы используем закалку в вакууме.
Редакция: Почему альтернативой традиционному подходу не стал выпуск внешних развёрток из титана?
Дирк Селлмер: Это не совсем верное решение: заменяя сталь титаном, мы получим снижение веса примерно на 35% (при аддитивном производстве снижение веса 57%). Но титан — дорогой материал, к тому же сложный и недешёвый в обработке. Вместо титана мы выбрали нержавеющую сталь 1.2709. Кроме того, из титана мы получим внешнюю развёртку с однородной плотностью. Образно говоря, на полпути к цели мы откажемся от инноваций. Иногда нет смысла выжимать максимум из старых стратегий. Нужно пробовать нечто новое.

Свёрла, Карл! Лучшие свёрла в мире! И кто-то говорит ещё, что это забава для гиков?
______________________________________________________________________________________
Помните, я рассказвал Вам о цветной зд-печати с помощью Palette? Забудьте об этом дорогом устаревшем говне. Встречайте Chameleon!
Всё гениальное просто. В общем, они пропускают нить между условными "фломастерами" и она окрашивается в нужный цвет специальными чернилами. "Фломастеры", естественно, могут меняться в процессе, давая неплохую палитру.

Самопальный вариант для понятия принципа.

В отличии от Pallette не требуется держать запас филаментов разных цветов. Палитра явно больше и самое главное, это стоит не тысячу долларов, как Pallette, а 30$ за систему из 16 цветов(ура, CGA-режим!), 50$ из 32 цветов, 70$ из 48 цветов, и 90$ за систему из 64 цветов. Нужен только обычный белый филамент.
Аллилуйя!

Ждём следующего гения, который догадается прикрутить обычный принтер к 3д-принтеру и печатать RGB или CMYK.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив