A Georgensgmünd-ből származó MBFZ cég és a Hamburg-i Simufact Engineering közös projektjének sikere, az ABB Turbo Systems turbina kerekének additív gyártásra való optimalizálása. Ez az alkatrész jellemzően nehézgépek dízelmotorjaiba épül be, mint mozdonyok, dömperek és teherautók. És mint ilyen, a hosszú élettartam és a kopásállóság elsődleges elvárás a gyártó részéről, csakúgy, mint a mechanikai és hőterheléseknek való ellenálló képesség is.
A kihívás:
A sorozatgyártásra is alkalmas prototípus fejlesztése.
Megoldás:
Elegendő féle geometria tesztelése a legjobb megoldás kiválasztásához. Az additív technológiával ez idő- és költséghatékony módon valósítható meg.
A használt szoftver:
SimuFact Additive
Az ügyfél:
MBFZ toolcraft GmbH
A prototípustól a sorozatgyártásig – a gyártás kihívásai
A vékony penge geometriák kialakításának elsődleges módja az öntés, ami nagy mennyiségben gazdaságosan végezhető, éppen ezért népszerű gyártási technológia. Ahhoz azonban, hogy a megfelelő turbógeometria létrejöjjön, hosszú tesztek sorozatára van szükség, melyek között az alkatrész módosítása elkerülhetetlen. Ehhez a turbó egyedi vagy kis szériában is elő kell tudni állítani. Máskülönben a fejlesztés indokolatlanul elhúzódik, és a költségek is jelentősen megemelkednek. Ha valaki nem szakad el a hagyományos turbó gyártási eljárástól, két lehetősége van a végleges kialakítás megtalálásához. Ellenkező esetben a fejlesztés veszteséges. Ez az a pont, amikor az additív gyártás behozhatatlan előnyre tesz szert. Gyors, rugalmas és megfizethető. A fejlesztés sikere garantált, ez pedig a cégek hosszútávú nyereséges működésének a kulcsa. Az MBFZ és az ABB sikere innen eredezik. Azaz az additív gyártás által elért rugalmasságból és költséghatékonyságból.
A SimuFact megbízható információkkal szolgál a nyomtatott alkatrészben keletkező feszültségekről és geometriai torzulásokról.
A prototípus gyártása során – additív technológiával – a legnagyobb kihívás a méret és alaktűrések tartása. A nyomtatás során keletkező feszültség geometriai torzulást okoz, aminek a megelőzésében a SimuFact hatalmas segítséget nyújt. A szoftver az elérhető legalacsonyabb értéken képes tartani a pontatlanságot, ráadásul ez az érték előre meghatározott egy rátán belül, így kalkulálhatók és optimalizálhatók a szükséges utómunkálási műveletek.
Problémák és kihívás a gyártásban
A fémnyomtatás elemzése aztán feltárta a megoldandó problémákat és kihívásokat. Az alkatrész geometriája és az építés (nyomtatás) során ébredő hő együttesen jelentős torzulásra hajlamossá teszi a darabot. A tömör mag építése, ami a turbó masszivitását adja, jelentős hőigénybevételt okoz, míg a turbó lapátok vékony geometriája ettől torzul. Ezek a keresztmetszeti változások az elsődleges okai az alkatrészben maradó feszültségnek. A megoldás a gondos szimuláció, mely műszaki mélységében vizsgálja az építés teljes folyamatát és az eredményt. Ezek birtokában pedig megtehetők a szükséges ellenlépések.
Ennek meghatározó része a támszerkezet optimalizálása, mellyel a torzulás mértéke jelentősen csökkenthető. Ugyanakkor az alaplapra kerülő alkatrészek orientációja is nagyban befolyásolja az eredmény minőségét. Az utolsó lépés az automata kompenzálás, mely kvantitatív torzítás analízis által történik. A kapott eredmény aztán biztos alapja a nyomtatás előkészítési lépéseinek. A SimuFact ígérete, mi szerint elsőre a kívánalmaknak megfelelő alkatrész születik, a legnagyobb valószínűséggel teljesíthető – feltételezve a szimuláció helyes értékekkel történő futtatását.
Az additív gyártás legnagyobb előnye, hogy a tervezési változásokra – ami lehet konstrukciós optimalizálás vagy a vevő igényeire történő alakítás – gyorsan és rugalmasan reagál, ezzel pedig a projekt átfutási ideje csökkenthető. A nyomtatók hasznos kihasználtságának növelése – mert elsőre is helyes alkatrészeket gyárt – növeli a cég profitját, amivel aztán újabb fejlesztések hajthatók végre.
A SimuFact, mint az additív gyártás sikerének kulcs a CAD-CAM Solutions kínálatában érhető el.
Forrás: SimuFact
