Serve uno strumento di piegatura personalizzato

In circostanze normali, Olson avrebbe ordinato un punzone del freno della pressa personalizzato e un set di matrici. Questo non sarebbe un problema per un grande ordine, ma questo richiedeva solo poche centinaia di parti. Davvero non poteva giustificare uno strumento personalizzato.

O potrebbe? L'utensile non può essere lavorato con precisione in acciaio per utensili, ovviamente. Ma ha bisogno di essere metal? Potrebbe essere una resina o un termoplastico? Dopotutto, gli strumenti per presse piegatrici in uretano sono stati utilizzati per anni per alcune applicazioni critiche per la superficie. Perché non è stato possibile stampare uno strumento di frenatura personalizzato?

Il potenziale della plastica

Quando un responsabile del negozio di produzione vede una macchina da stampa 3-D stampare una parte in plastica, strato per strato, mi vengono in mente una miriade di applicazioni. Che ne dici di un apparecchio poka-giogo in assemblea? Un appuntamento per tenere un pezzo strano per l'ispezione? Forse dita speciali per il reggiseno sulla pressa piegatrice per la misurazione di geometrie impegnative?

Tutte queste applicazioni richiedono lungimiranza, ma i componenti stampati coinvolti non sono sottoposti a stress enormi. Non così con uno strumento di piegatura della pressa, ovviamente. E come hanno sottolineato le fonti, lo sviluppo di uno strumento con tecnologia additiva non si limita a raccogliere un materiale e a colpire la stampa.

Una grande considerazione è la scelta del metodo di stampa. Un metodo comune include la fabbricazione di filamenti fusi (FFF), un processo di additivo per estrusione di materiale noto anche con i nomi di proprietà di Fused Deposition Modeling (FDM di Stratasys) e altri. In questo processo, una testina di stampa deposita un materiale riscaldato, come un termoplastico, strato per strato.

Altri metodi rientrano in una categoria denominata fotopolimerizzazione della vasca. In questi processi, la luce interagisce con un bacino di resina liquida e le aree esposte di resina vengono convertite in una parte solida. Processi come l'apparecchio di stereolitografia (SLA), l'elaborazione digitale della luce (DLP) e la sintesi di luce digitale (DLS) affrontano ciascuno il processo in un modo diverso, ma rientrano tutti in questa categoria.

Per anni l'azienda ha utilizzato la tecnologia di stampa 3-D nei propri prodotti. Se si vede un componente in plastica su un sistema di bloccaggio Wilson acquistato di recente, ci sono buone probabilità che il componente provenga da una stampante 3-D nello stabilimento Wilson. "Attualmente disponiamo di circa 25 numeri di parte che vengono eseguiti attraverso processi additivi", ha affermato Rogers, "e abbiamo un altro 80 numeri di parte destinati a passare attraverso i processi additivi nel prossimo futuro." Queste parti non hanno elevati volumi di produzione e il design di alcuni può cambiare spesso. La stampa si limita a eliminare i costi di lavorazione degli stampi a iniezione o di lavorazione plastica. "E se abbiamo bisogno di cambiare il design, non dobbiamo preoccuparci di utensili", ha detto Rogers. "Tutto ciò che serve è un ECR [richiesta di modifica ingegneristica], e siamo a posto."

Con le stampanti 3D in-house, il reparto R & Wilson di Wilson ha a lungo sperimentato maschere, dispositivi e tenuta di lavoro. Molti degli eventi kaizen della compagnia si sono conclusi con la richiesta di un dispositivo di poka-giogo stampato di qualche tipo. Nel corso degli anni, gli ingegneri hanno condotto esperimenti, stampando vari strumenti per vedere come avrebbero tenuto sotto pressione. Negli ultimi anni, lo sforzo di R & D è iniziato sul serio, e tutti questi test hanno portato al lancio della divisione additiva dell'azienda nell'ottobre 2018.

La divisione offre due servizi: stampi per presse stampati e componenti di supporto stampati. Se, ad esempio, un costruttore ha bisogno di uno stampo per freni stampato e di un componente di supporto in plastica, come un prototipo, un dispositivo di fissaggio o uno stampo per un gruppo di lamiera, può utilizzare i servizi di stampa 3D di Wilson per entrambe le esigenze.

Stampare una macchina per piegare la pressa può essere molto più complicato della stampa di un misuratore go / no-go. "Abbiamo provato molte tecnologie e materiali additivi diversi", ha affermato Rogers, "per determinare cosa avrebbe funzionato meglio in termini di longevità, stress e qualità delle parti, in varie configurazioni. E col passare del tempo, abbiamo ristretto le scelte. "

L'azienda ha finito con un processo basato su resina, DLS, nonché un processo di estrusione, FDM. "Abbiamo in arrivo più tecnologie, ma quelle sono le due tecnologie additive che utilizzeremo per stampare strumenti al momento del lancio"

Rogers ha aggiunto che saranno disponibili strumenti personalizzati per la piegatura ad aria di acciaio al carbonio calibro 14 e diluente, con limiti di tonnellaggio equivalenti su diversi tipi di materiali a seconda della resistenza a trazione. Gli strumenti saranno in grado di piegare lunghezze 12 in. E meno.

Anche i componenti in metallo e polimeri vengono usati insieme. Ad esempio, l'azienda ha stampato sezioni di utensili personalizzate con rientranze complesse progettate per formare più di una dozzina di minuscole staffe in un colpo, e ha montato quelle sezioni su basi di acciaio per utensili.

Come Rogers ha descritto in un altro esempio, "Se abbiamo, ad esempio, un punzone a collo di cigno che dobbiamo realizzare per un'applicazione con bassa marcatura [materiale sensibile alla superficie], possiamo fare in modo che l'estremità funzionante dello strumento sia un materiale polimerico, ma il corpo del collo d'oca sarebbe d'acciaio. "

Al centro di tutto questo è stato il test del ciclo di vita dell'azienda. Rogers e il suo team hanno analizzato l'usura degli utensili fino a 1.000 cicli di piega, esaminando la differenza tra la qualità della parte e le caratteristiche di usura degli utensili tra la prima e l'ultima piega.

Quindi come si indossano questi strumenti stampati? Si scopre che si comportano allo stesso modo degli strumenti tradizionali con messa a terra di precisione in una situazione di flessione dell'aria. I tre punti di contatto, inclusi i due raggi della spalla del dado e la punta del punzone, si usurano per primi. "E quando il fondo e la coniatura, l'usura si verifica ovunque il materiale sta scivolando attraverso [durante il ciclo di piega]", ha detto Rogers.

Ciò che l'azienda può costruire dipende dal tonnellaggio dell'applicazione in relazione al limite di snervamento e alla resistenza a trazione di uno stampo. Identificandoli per uno specifico strumento stampato sono necessari test e analisi agli elementi finiti.

Un'analisi è particolarmente importante quando si affrontano le geometrie di piegatura insolite, il che, ovviamente, è un grande motivo per ordinare in primo luogo uno strumento di frenatura personalizzato. Ciò include strumenti di piegatura multipla, come offset e strumenti di canale hat, che eseguono piegature multiple durante un singolo tratto.

"Se formiamo una scatola a cinque lati tutto in un colpo, se usi la stampa FDM, la forza dell'utensile sarà più debole in una direzione", ha detto Rogers. "Quindi dobbiamo assicurarci di utilizzare il materiale giusto, in modo che possiamo compensare tali fattori. Oppure potremmo passare a un processo di stampa in resina [DLS], che tende a darci un migliore legame tra gli strati. "

Uno strumento di stampa 3D non è per ogni applicazione, ovviamente. "Se realizziamo acciaio per utensili, ovviamente possiamo costruirlo per soddisfare le esigenze di una vasta gamma di applicazioni", ha dichiarato Rogers. "Ma quando si tratta di uno strumento stampato, dobbiamo essere un po 'più selettivi in ​​ciò che facciamo".

"Si tratta di avere la capacità di prendere uno strumento standard e cercare di produrlo in un modo diverso, e non solo per ottenere tempi di consegna più brevi", ha affermato Beaupre, "ma anche di modi per creare la versione di prossima generazione dello strumento. ”

Rogers ha aggiunto che gli strumenti stampati non sono necessariamente per operazioni che necessitano di produrre parti con tolleranze più strette di +/- 0,010 pollici. Come applicazioni nel settore nucleare in cui le proprietà dei materiali del pezzo in lavorazione e i processi di piega sono controllati all'ennesima potenza. Ma gli strumenti stampati possono soddisfare le esigenze della maggior parte dei fabbricanti di precisione che devono piegarsi entro +/- 0,015 pollici.

Rogers ha aggiunto che il grande vantaggio arriva nei tempi di consegna, e qui la stampa 3D può risolvere un problema diffuso tra i produttori su misura. Una richiesta di preventivo comporta diverse curve che - non c'è modo di evitarlo - richiedono uno strumento speciale. Il negozio potrebbe ottenere il lavoro, ma lo strumento non sarà disponibile per altre da 6 a 12 settimane, a seconda del fornitore. Quindi per il costruttore, questa è probabilmente una situazione senza virgolette. In alternativa, un negozio potrebbe in pochi giorni eseguire il lavoro con uno strumento stampato. Quando e se il lavoro diventa qualcosa di più, il negozio può ordinare uno strumento personalizzato prodotto in modo tradizionale.

"Abbiamo già stampato strumenti per alcuni costruttori, e i lavori che sembrano avere più senso riguardano piccole serie, come 100 o 250 pezzi", ha detto Rogers. "Lo strumento stampato consente loro di avviare il lavoro entro pochi giorni."

Convergenza additiva e lamiera

Cincinnati Incorporated è stato un giocatore attivo in AM per qualche tempo, non con le tecnologie additive di metallo, ma con le sue stampanti di estrusione come il suo BAAM, il sistema di produzione additiva Big Area. Dai un'occhiata al BAAM da lontano e giureresti che è un letto da taglio laser, completo di cavalletto e soffietto. Avvicinati e vedrai il gantry spostare una testina di stampa 3-D, depositando termoplastico per costruire parti massicce, strato per strato.

Ma ancor prima che iniziasse l'iniziativa BAAM, gli ingegneri all'interno dell'azienda avevano gli occhi puntati su qualcosa di molto più piccolo.

"Abbiamo iniziato con utensili stampati [press brake] prima ancora di avere la stampante grande", ha dichiarato Mark Watson, marketing product specialist di Cincinnati Inc. "Non eravamo ancora nel settore della stampa 3D quando ho iniziato a testare 3 -D strumenti stampati. Le grandi domande erano: che tipo di durabilità potremmo ottenere da uno stampo tridimensionale e quale tipo di accuratezza potremmo ottenere dalla parte? Come si confronta con gli strumenti in acciaio? Avevamo strumenti stampati in 3-D che combaciavano con la geometria degli utensili in acciaio affiancati in una pressa piegatrice. E abbiamo fatto un'analisi statistica delle parti finite. "

"Siamo rimasti davvero colpiti", ha detto Watson. "Ci eravamo piegati a un terzo di grado con lo strumento d'acciaio, e con lo strumento stampato eravamo a meno di mezzo grado o meno."

Tuttavia, quando l'azienda è uscita con una stampante di grande formato, il concetto di stampa degli utensili freno è stato sospeso. Rispetto alle più piccole stampanti 3D, il sistema BAAM ha depositato un cordone relativamente spesso. La geometria del tallone era fondamentale per il successo della macchina nella costruzione di pezzi di grandi dimensioni, ma non era adatta alla stampa di un utensile per presse piegatrici.