Az egyedi, titánból kézzel készített alkatrészek gyártásának legnagyobb kihívása a következetesen jó minőség elérése, amihez a hozzáértésen túl hosszú időre is szükség van. Az Angel Cycle Works, hogy eleget tegyen korunk kihívásainak, és hogy elsők között lépjen szintet a gyártási technológia területén, a fémnyomtatás segítségével kezdett egyedi, titánból készült láncvezető konzol gyártásába. A cél természetesen a megszokott kifogástalan minőség volt, ami kis súllyal és magas strapabírósággal is párosult.
Történet az eredmények mögött
A partnerként választott Optimus 3D az iparban szerzett jó hírét kulcsrakész megoldásainak köszönhette, aminek természetesen része a volt a feladat tökéletes kivitelezéséhez szükséges tervezés, összehasonlítás, és az eredmény kiértékelése is. Nem véletlen tehát, hogy autóipari, repülőgépipari és az orvosipari megrendelői a világ minden tájáról érkezve őket választják.
Az Észak-Spanyolországban fekvő cég nem csak hazai, hanem nemzetközi partnerekkel is dolgozik, így tapasztalata szerteágazó, megoldásai pedig ebből adódóan sokrétűek. Az ügyfeleik meghatározó része azzal a feladattal bízza meg őket, hogy az additív gyártástechnológiák bevonásával, költség és időhatékony alternatívákat kínáljanak, az addig konvencionális módon gyártott alkatrészek fejlesztésére. Az első lépés tehát a tervezés, melynek eredménye a 3D fémnyomtatás számára optimális termék.
Az Angel Cycle Works szintén spanyol vállalat, és elsősorban azok számára ismert, akik otthonosan mozognak a magas teljesítményt kínáló, egyedi, javarészt titánból készült kerékpárvázak és egyéb alkatrészek világában. Egyedi termékeik kézzel készülnek, legfeljebb kis szériákban. És mert az Angel Cycle Works által célzott piac számára valóban fontos a kifogástalanság és kimagasló teljesítmény, a cég nyitott az additív gyártás nyújtotta lehetőségek kihasználására.
A leküzdendő kihívás
Az Angel Cycle Works számára azelőtt nagy kihívást jelentett a titánból készülő egyedi láncvezető konzolok gyártása. A kézi hegesztés a darabot jelentősen deformálta. Ennek főleg az az oka, hogy a titán magas hőmérsékleten való megolvadása jelentős feszültséget visz az anyagba. Így pedig a kapott eredmény geometriája nagyban eltért az eredeti CAD modelltől.
Persze naivitás lenne azt gondolni, hogy a szelektív lézer olvasztással készített titán alkatrészt egyszerű lenne létrehozni. Ugyanis, a fémpor megolvasztásához szintén nagy lézer teljesítményre van szükség, így a kapott alkatrészbe lévő feszültség jelentős. Ez pedig a geometria torzulásának biztos forrása lehet.
A cél ez esetben nem csak egy méret és alakhelyes alkatrész elkészítése volt, mivel a konzol több kerékpárba is beépül. Az építési tálcán való legtöbb alkatrész elhelyezése, és a pontosság garantálása a más-más módon orientált alkatrészeknél, más-más támasztási struktúrával valódi profizmust igényelt.
Költséghatékonyság – magas minőség – következetesség
A megoldás
Az Optimus egy lézeres, 250 x 250 x 350-es munkaterű gépet javasolt a feladat megoldására, ami a szelektív lézer olvasztás elvén működik. Mivel a feldolgozott Ti6AI4V anyag rendkívül reaktív, fontos volt, hogy a teljes nyomtatás argon védőgáz alatt történjen.
(A titán annyira reaktív, hogy a nyomtató takarítását is csak speciális kemikáliával bevont kendővel szabad végezni, különben fennáll a gyulladás veszélye.)
A tájolás a nyomtatás sikerének legalább olyan fontos tényezője, mint a támasztási struktúra meghatározása. Az Optimus a láncvezető esetében a fekvő tájolás mellett döntött, noha az első minta gyártásra általában az álló tájolás a javasolt.
A döntés hátterében költséghatékonysági szempontok álltak. A fekvő tájolás rövidebb nyomtatási időt vett igénybe, ráadásul így a gyártott alkatrész mérése és a deformáció kezelése egyszerűbbnek bizonyult. A láncvezető egyébként 35 mm x 20 mm x 115 mm befoglaló méretű volt.
Ahogy az szinte törvényszerű, a CAD modell változtatás nélküli nyomtatása nem hozott volna biztos eredményt. A zsugorodási együttható a vizsgálatok alapján 0.375 mm körül alakult. Erre a gép gyártójának alkalmazástechnikai mérnöke és a SimuFact Additive forgalmazója által végzett végeselem analízis mutatott rá. A SimuFact a gép paramétereinek ismeretében olyan pontos kalkulációt adott a gyártás várható hibáiról, ami alapján “elő” lehetett torzítani a modellt. Így pedig a gyártott alkatrészek az elvárások szerint készültek el.
Ok az örömre – az additív gyártás sikere
Az eredmény nem csak néhány jól sikerült alkatrész lett, hanem az Angel Cycle Works korábbi jó hírének öregbítése, következetesen – azaz tetszőlegesen reprodukálható- tartós, könnyű és költséghatékonyan gyártható alkatrész. Ez pedig kerékpárosokon túl a gyártási innovációkra nyitott közönséget is lenyűgözte. Számokban kifejezve az alkatrész 100 mikronos tűréséhez képest az eredmény 0.086 mm-es maximális torzulás lett.
Egy nyomtatási ciklusban, ezen munkaterű nyomtatón 50 db alkatrész készülhet. Az ellátási lánc lényegesen lerövidült, az alkatrész minősége kifogástalan.
A siker kulcsa pedig a szoftveres szimuláció volt, amit a SimuFact Additive modulja garantált a résztvevő felek számára.
Szerző: GépészPresszó
