3D-печатные формы и стержни для облегченной конструкции и электромобильности

3D принтер VX1000

Британская компания Brooks Crownhill Limited (BCP) полагается на системы 3D-печати от voxeljet не только для производства корпусов для электродвигателей. У BCP есть прототипы, изготовленные с помощью 3D-печати на песке, задолго до того, как они будут готовы к серийному производству. Преимущество: возможность конструировать очень сложные детали без необходимости запастись дорогостоящей оснасткой, потому что с помощью так называемого быстрого прототипирования конечные пользователи могут испытать вновь разработанные компоненты и всесторонне протестировать их до того, как будет изготовлена оснастка. Это экономит много времени и денег.

Формы из песка относительно недороги и достаточно тугоплавкие для использования на сталелитейных и, прежде всего, алюминиевых заводах. Именно поэтому литье в песчаных формах по-прежнему очень популярно, особенно в автомобильной промышленности. Современная промышленная 3D-печать открыла совершенно новые возможности для процесса литья. С помощью систем 3D-печати, таких как системы струйной печати связующего от voxeljet, можно изготавливать даже очень сложные формы и стержни. Более 60 процентов всех металлических отливок производятся методом литья в песчаные формы.

Brooks Crownhill, руководитель отдела продаж: Сотрудничество с voxeljet незаменимо

Ли Хендерсон, директор по продажам Brooks Crownhill, о сотрудничестве с voxeljet: «Мы давно занимаемся Rapid Casting. Огромные преимущества очевидны. Этот процесс быстрый, недорогой и дает дизайнерам огромную свободу творчества. Это важно для того, чтобы переосмыслить существующие компоненты и сэкономить как можно больше материалов, например, за счет оптимизации топологии компонентов». Для своих клиентов в автомобильном секторе BCP в основном производит компоненты двигателей, а с недавних пор и компоненты для электродвигателей.

«Мы должны делать наши детали все легче и легче. И это с такой же, или даже лучше, повышенной устойчивостью и более длительным сроком службы. Voxeljet приходит нам на помощь со своей 3D-печатью на песке».
Ли Хендерсон, директор по продажам Brooks Crownhill

Так называемый легкий дизайнодна из важнейших дизайнерских тенденций последних лет. Конструкции заказчиков все более и более доводятся до пределов технологичности: более тонкие участки стенок всей литой детали, более высокие диапазоны допусков на точность позиционирования. «Поэтому 3D-печать песком незаменима. Не только потому, что мы можем использовать его для создания геометрических фигур, которые были бы невозможны с использованием традиционных методов, таких как фрезерование или керн, но особенно когда мы хотим протестировать новые конструкции, нам быстро нужны оптимизированные прототипы. Затем мы тщательно изучаем их с помощью специальных тестов на целостность (неразрушающий контроль), прежде чем приступить к серийному производству», — говорит Хендерсон, руководитель отдела продаж.

Влияние 3D-печати на металлическое литье: варианты дизайна и реализуемость

«В современном производстве 3D-печать в первую очередь означает, что мы можем печатать сложные внутренние стержни как одно целое. Это экономит нам много работы при подготовке к отливке. И мы можем полагаться на тот факт, что все допуски по толщине стенки и связанная с этим стабильность стержней соблюдаются во время огромных нагрузок металлом на отливки», — говорит Хендерсон. «Экономящее время аддиативное производство создает  дополнительные экономические возможности, если вы сокращаете потенциальные затраты и обычное время сборки сложных узлов стержневой сборки на линии. Это оказывает прямое влияние на бизнес-модель, текущие расходы и скорость цепочки поставок для клиента».

Однако Хендерсон также отмечает, что преимущества аддитивного производства форм и стержней еще не полностью осознаются дизайнерами. «К сожалению, 3D-печать все еще остается нишевой. В литейной промышленности оно все больше признается как полноценный производственный процесс для литейных форм, но я не уверен, в какой степени преимущества известны даже дизайнерам, а также важным покупателям. Здесь еще можно было поднять невообразимое строительство и смету затрат».

Разработано для производства или создано для функциональности

Большая свобода в создании песчаных форм для 3D-печати закрывает разрыв между «Дизайн для производства» (DFM) и «Дизайн для функциональности». Эксперт по производству литья Хендерсон: «В настоящее время дизайнеры могут оптимизировать функциональность с помощью исследований на прочность и деформацию (метод конечных элементов, FEM), а затем помещать проекты непосредственно в 3D-печать. Это, например, значительно ускоряет сборку деталей двигателя и, прежде всего, делает компоненты более стабильными, что, в свою очередь, позволяет значительно снизить вес. Это чрезвычайно привлекательно, особенно с учетом действующих экологических норм, легкости конструкции и связанной с этим экономии энергии».

Стержень корпуса электродвигателя

Рис. 1: Стержень корпуса электродвигателя, оптимизирован для более эффективного охлаждения двигателя и напечатан специальными керамическими песками, которые обеспечивают стабильность точных допусков во время литья металла

Стержни, напечатанные на 3D-принтере

Рис. 2: Стержни, напечатанные на 3D-принтере, можно комбинировать с традиционно произведенными формами, чтобы обеспечить высокую степень экономической эффективности

3D-печать предлагает больше, чем просто оптимизацию продукта

Но преимуществ недостаточно. «С помощью 3D-печати мы уже можем планировать газоходы в песчаных кернах во время строительства. Они используются для вентиляции и дегазации в процессе литья, что значительно упрощает нашу работу», — объясняет Хендерсон. «Также можно добавить структурные стяжки для лучшей транспортабельности деталей».

BCP также полагается на использование различных песчаных систем для соответствующего применения. Например, высокопрочные и жаростойкие стержни для обеспечения стабильности и соосности внутренних стержней в процессе литья.

Справка

BCP Limited (Великобритания) — компания точного машиностроения, специализирующаяся на всех аспектах литья, включая обработку с ЧПУ, изготовление инструментов с ЧПУ, сборку и связанные с ними процессы. В BCP мы предлагаем три процесса литья собственными силами: прецизионное литье в песчаные формы, литье под давлением, литье под низким давлением, а также изготовление моделей и оснастка на станках с ЧПУ. BCP зарекомендовала себя как ключевой поставщик на различных рынках, включая: автомобилестроение, автоспорт, военную промышленность, электронику, возобновляемые источники энергии, судостроение, радиовещание и медицину.

Компания voxeljet AG (Германия) является одним из ведущих производителей промышленных систем 3D печати. Для литейного производства компания осуществляет разработку, производство и сбыт самых быстрых и самых мощных на мировом рынке систем 3D-печати песчаных литейных форм и стержней. Voxeljet также предлагает технологию 3D печати моделей из синтетического полимера PMMA (полиметилметакрилат) для производства литья по выплавляемым моделям и 3D принтеры для реализации данной технологии, эта технология исключает дорогостоящую операцию – изготовление пресс-форм, что резко снижает себестоимость производства и создает предпосылки изготовления отливок по выплавляемым моделям малых серий.

Источник: www.voxeljet.de