PBF

Hydraulikblöcke sind in den meisten Maschinen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen zu finden. Im Fall dieses Hydraulikblocks wird das gesamte Teil in einem einzigen Arbeitsgang 3D-gedruckt.

Hydraulikblöcke sind in den meisten Maschinen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen zu finden. Im Fall dieses Hydraulikblocks wird das gesamte Teil in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt. Lesen Sie die Fallstudie über die Vorteile der additiven Fertigung im 3-D-Druck.

Kontext

Hydraulikblöcke sind in den meisten Maschinen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen zu finden: Luftfahrt, Energie, Automobil usw. (Land- oder Seeverkehr, Luftfahrt, Raumfahrt, Energie usw.).

Diese Teile haben die Aufgabe, Flüssigkeiten zu verteilen, die häufig unter hohem Druck stehen. Die Masse von Hydraulikblöcken spielt bei vielen Anwendungen eine wichtige Rolle, und ihr Volumen hängt von der Art ihrer Herstellung ab.

In den meisten Fällen werden sie durch Bearbeitung von Blöcken aus Rohmetall hergestellt. Die Rohre werden gebohrt und dann an den Stellen verstopft, an denen es notwendig ist, um die Funktion der Flüssigkeitsübertragung zu gewährleisten. Die Richtungsänderungen erfolgen daher in einem Winkel von 90°, was zu Druckverlusten führt, und die Stopfen stellen ein Leckagerisiko dar

Die Vorteile der additiven Fertigung

Die additive Fertigung von Metall ermöglicht die Herstellung von Rohren ohne Verbindungen oder Verstopfungen und damit ohne das Risiko von Leckagen oder Druckverlust. Die Strukturen, die die Rohre zusammenhalten, werden auf ein Minimum reduziert, um die Masse zu verringern.

Bei diesem Hydraulikblock wird das gesamte Teil mit seinen Markierungen und Gewinden in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt. Dieses Teil ist erfolgreich, weil es schnell hergestellt werden kann, mit weniger Material hergestellt wird, wodurch sein Gewicht reduziert wird, und es sofort verwendet werden kann.

Eine einteilige optimierte Kühlmitteldüse, die den Kühlmittelfluss an präzise Stellen leitet. Die Düse wurde offiziell installiert Schleifmaschine, seine Leistung zu optimieren.

INDUSTRY

Tooling & Molding

CHALLENGE

Traditional manufacturing of this nozzle is difficult and requires impossible internal geometries.

KEY BENEFITS

• Optimal flow provided to cutting zone
• Time saved – Printed in days rather than weeks
• Monolithic for maximum strength
• Corrosion resistance in wet nozzle application

Custom Shape

Lead Time

Integrated Features

Performance

Geschichte

Fives ist ein internationaler Konzern für Industrietechnik mit mehr als 200 Jahren Erfahrung, der durch verschiedene industrielle Revolutionen gewachsen ist und innovative Lösungen und Produkte anbietet, die die Leistung der wichtigsten Industrieunternehmen weltweit steigern.

Die Fives Landis Corp., die weltweit für ihre hochmodernen Präzisionsschleifsysteme bekannt ist, und AddUp, ein Joint Venture zwischen der Fives-Gruppe und Michelin, das sich auf Metalladditive spezialisiert hat, arbeiteten gemeinsam an der Entwicklung und dem 3D-Druck von kundenspezifischen Kühlmitteldüsen aus Metall.

Herausforderungen

Mit herkömmlichen Produktionsverfahren ist die Herstellung dieses komplexen Teils schwierig und erfordert mehrere Teile, und ideale Innengeometrien sind unmöglich zu erstellen. Mit der additiven Fertigung aus Metall lässt sich diese Art von Düsenkomponente vom digitalen Entwurf bis z u m endgültigen kundenspezifischen 3D-Druckteil aus Metall in nur wenigen Schritten und innerhalb von Tagen, nicht Wochen, realisieren.

Die kundenspezifische Düsenkonstruktion ermöglicht eine präzise Anpassung der Durchflussposition und -form an die anspruchsvolle Scheibengeometrie mit weniger Bauteilen in der Baugruppe und sorgt gleichzeitig für eine optimale Durchströmung der Zerspanungszone in der Schleifmaschine. Dies erhöht die Leistung der Maschine und optimiert den Schleifzyklus.

Lösung

Die AddUp-Teams begannen zunächst mit der Auslegung des Teils in der 3D-Bauvorbereitungssoftware AddUp Manager™ und entwickelten dann das beste Herstellungsrezept für den Druck, einschließlich der Schmelzstrategie und der Bauausrichtung, bevor sie die Datei an die AddUp FormUp® 350 Powder Bed Fusion- Maschine übertrugen.

Die Düse wird mit der AddUp FormUp® 350 Powder Bed Fusion Maschine in nur wenigen Stunden aus Edelstahl gedruckt. In dieser Maschine werden die Teile in aufeinanderfolgenden horizontalen Schichten hergestellt. Für jede Schicht wird Metallpulver auf der Bauplatte verteilt, und ein Laser schmilzt die Bereiche, die verfestigt werden müssen.

Schließlich wird das Teil durch Nachbearbeitungsschritte wie Spannungsabbau, Drahterodieren und Perlstrahlen fertiggestellt, so dass es auf der Schleifmaschine montiert werden kann.

Der FormUp® gewährleistet eine genaue und wiederholbare Leistung der Teile mit:

• Auflösung bis zu 0,1 mm und 99,99 %
• Materialdichte
• flache Überhänge von bis zu 15 Grad
• Oberflächengüte von bis zu 4 Ra μ m , wie gedruckt

Ergebnisse

Das Endergebnis war eine einteilige, optimierte Kühlmitteldüse, die den Kühlmittelfluss genau an die richtige Stelle leitet. Die Düse wurde offiziell auf einer überholten Landis LT2-Schleifmaschine installiert und optimiert die Leistung der Maschine.

Die Düsen könnten Kühlmittel abgeben genau auf die Schleifzone für Anwendungen mit komplexen Scheibenformen. Es wurde nachgewiesen, dass sie die erforderliche Festigkeit und Integrität aufweisen, um den Betrieb in der Massenproduktion seit nunmehr über einem Jahr ohne Ausfall zu überstehen. Die Untersuchung der Düsen zeigt keine Anzeichen von Ermüdung oder Korrosion.

Diese Fallstudie untersucht die Vorteile des Einsatzes von 3D-gedruckten Spritzgießwerkzeugen mit optimierten Kühlkanälen. Das Projekt zwischen Siebenwurst und AddUp zielte darauf ab, die Produktivität und Qualität im Spritzgießprozess zu verbessern.

INDUSTRY

Tooling

CHALLENGE

To improve the inserts on a mold using AM technology to increase thermal performance and decrease cycle time

KEY BENEFITS

• Near-contour cooling in the insert
• Reduction of time and cost production
• Quality improvement of the molded parts

Creative Shape

Function Integration

Performance

Welche Vorteile bietet eine 3D-gedruckte Spritzgussform für die additive Fertigung von Metall? Ein Formschieber ermöglicht eine komplexe Formgebung im Spritzgussverfahren, indem er vor dem Einspritzen des heißen Kunststoffs in d i e Form hineinfährt und nach dem Abkühlen wieder herausfährt, um Teile aus dem fertigen Kunststoffteil auszuwerfen. Dabei spielt eine schnelle Abkühlzeit des Kunststoffs eine entscheidende Rolle, um mehr Produktivität zu erreichen. Bisher konnten Kühlkanäle in den beweglichen Teilen von Werkzeugen nur in zwei sich kreuzenden Richtungen gebohrt werden. AddUp hat AM-optimierte Kühlkanäle in die Schieber integriert und ermöglicht so eine schnellere und sicherere Entformung.

Geschichte: Modell- und Formenbau bei Siebenwurst

Seit 1897 steht die Siebenwurst-Gruppe für höchste Qualität im Modell- und Formenbau. Diese einzigartige Kompetenz ist geprägt von Tradition und Innovation. Ein ungebrochener Pioniergeist, gepaart mit fundiertem Fachwissen, machen Siebenwurst heute zu einem gefragten Entwicklungspartner für Industrie und Forschung. Mit rund 700 Mitarbeitern weltweit erwirtschaften die Unternehmen an den Standorten Dietfurt im Altmühltal, München, Dillenburg, Rohr bei Nürnberg sowie in Mexiko, China und der USA einen Gesamtumsatz von 100 Millionen Euro.

Herausforderungen beim 3D-Druck

Siebenwurst arbeitete mit AddUp an einem WBA-Projekt, und die Herausforderung bestand darin, das Kühlsystem speziell nach AM-Vorschlägen zu gestalten. Anschließend sollte Siebenwurst die neue Metallteilgeometrie mit der Thermo-Software auf Funktionalität simulieren.

Dies waren die Punkte, mit denen sie bei der herkömmlichen Herstellung zu kämpfen hatten: Komplexe Produktion mit mehreren verschiedenen Geräten, was die Bearbeitungszeit verlängert Keine Kontrolle der konturnahen Temperatur. Hotspots in der Form können durch eine konturnahe Temperaturregelung reduziert werden. Eine bessere Temperaturkontrolle führt zu einer kürzeren Zykluszeit, und die erhöhte Produktivität gleicht d i e zusätzlichen Kosten des additiven Metallherstellungsprozesses aus.

Das Ergebnis des Spritzgießens ist ein Kunststoffteil mit weniger Verzug und besserer Qualität. Bei der herkömmlichen Herstellung verbleiben die Teile länger in der Form, damit sie ausreichend abkühlen können, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Jetzt werden die Teile bei der gleichen Temperatur ausgeworfen, die der Verfestigung des Kunststoffs entspricht, aber diese Temperatur wird in kürzerer Zeit erreicht.

Dieses Projekt zwischen Siebenwurst und AddUp bestätigt, dass die additive Fertigung einen wirtschaftlichen und qualitativen Mehrwert bringt. Derzeit konstruieren die Ingenieure Teile für die konventionelle Produktion und nutzen noch nicht alle Vorteile der additiven Fertigung.

Anhand eines traditionell hergestellten Originalteils schlugen die Experten von AddUp ein neues Design vor, das effiziente interne Kanäle enthielt. Siebenwurst führte dann eine thermische Simulation des Bauteils durch, und AddUp passte das Kanaldesign entsprechend den Ergebnissen an.

Lösung für AM-optimierte Kühlkanäle

AddUp hat AM-optimierte Kühlkanäle in die Schieber integriert, um so eine schnellere und sicherere Entformung zu ermöglichen. Mit Hilfe neuester Simulationssoftware und thermischer Designoptimierung war es möglich, die Kühlkanäle bereits vor der Montage perfekt zu gestalten.

Siebenwurst verwendete PM420 / 1.2083, einen Standardwerkzeugstahl, den AddUp auf seinen LPBF-Maschinen (Laser Powder Bed Fusion) verarbeiten kann. PM420 / 1.2083 ist im Kunststoffspritzguss bereits weit verbreitet und den Formenbauern bekannt.

Ergebnisse und Vorteile der additiven Fertigung

Neben einer Härte von 52HRC zeichnet sich dieser Stahl durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus und lässt sich zudem leicht polieren. Anschließend wurde die neue Form auf einer PBF-Maschine von AddUp, der FormUp® 350 New Generation, mit einem produktiven Rezept unter Verwendung von 4 Lasern hergestellt. Zwei Teile wurden dann in 130 Stunden 3D-gedruckt (1 normales + 1 geöffnetes).

Bei der ersten thermischen Simulation war AddUp in der Lage, die Kanäle so nah wie möglich an der Gussoberfläche zu entwerfen. Die neueste Simulation zeigt, dass das neue Design die heißen Stellen um etwa 15°C reduziert.

• Bessere thermische Leistung
• Kühlkanal nahe der Oberfläche
• Reduzierung von Zykluszeit und Defekten
• Verbesserung der thermischen Homogenität

Erfahren Sie mehr über die Siebenwurst Gruppe hier.