6 передовых технологий формообразования

Технологии формообразования развиваются стремительно, став неотъемлемой частью современной ЧПУ-обработки. CAD/CAM форм, лазерное быстрое прототипирование, прецизионное прототипирование, ультраточная обработка, КЭМ/КРМ в дизайне форм для динамической симуляции течения, охлаждения, теплопередачи, ЦИМС форм, ДНМ-технологии и ЧПУ — охватывают почти все современные производственные технологии.

Современные технологии формообразования движутся к информационно-управляемым, гибким, агильным, системно-интегрированным.

1. Технология высокоскоростного ЧПУ-фрезерования

Высокоскоростное фрезерование: высокая скорость, отличная точность и качество поверхности, низкая температура (нагрев заготовки только 3°C vs традиционное резание), малая тепловая деформация — подходит для термовосприимчивых материалов (магниевые сплавы). Малая сила резания — для тонкостенных и малоригидных деталей. Правильный выбор инструмента и режимов позволяет обрабатывать твердые материалы (HRC60). Фокус текущих исследований — к большей гибкости, интеллекту, интеграции (третье поколение моделирования).

2. Электроэрозионное фрезерование и технология «ЗЕЛЕНЫХ» изделий

За рубежом ЭРО (EDM) по производительности, показателям, интеллекту, автоматизации достигло высокого уровня. Новый тренд — ЭРО-фрезерование (EDM Milling): замена традиционной электроэрозионной обработки сложными электродами на высокоскоростное вращение простых трубчатых электродов для 3D/2D контурирования (как ЧПУ-фрезерование). Крупный прорыв в ЭРО без необходимости сложных формообразующих электродов.

С прогрессом ЭРО растет внимание к безопасности. Многие станки считаются технологиями защиты. ЕС требует марку «CE» для входа на рынок. Мировой рынок все больше требует экологических стандартов.

Растущее внимание к «зеленым» изделиям. Как доминирующее оборудование формообразования, ЭРО-станки должны решить экологические проблемы в будущем.

3. Новое поколение ПО CAD/CAM для форм

CAD/CAM проектирует изделия и программы обработки, особенно ЧПУ. CAM (US site) использует CAD-модели/сборки для генерации траекторий инструментов. CAD/CAM — для прототипов, готовых деталей, серий.

Новое ПО должно базироваться на обобщении практики проектирования форм. Систематизация знаний, научное упорядочивание, инженерная база знаний в удобной форме для вызова. При поддержке интеллектуального ПО CAD форм больше не имитирует традиционные расчеты. Под руководством передовых теорий дизайна, используя экспертные знания и успешный опыт — результат рациональный и передовых.

Новое поколение: трехмерное мышление и интуитивное проектирование структуры формы. 3D-информация легко используется для оценки ЧПУ-обработки форм. Требуется: 3D параметрическое моделирование, симуляция формования, симуляция ЧПУ-процесса, обмен информацией и управление организацией — к высокой степени интеграции. Степень интеграции зависит не только от завершенности модулей, но и от единой глобальной динамической базы данных, обеспечивающей комплексное управление и обмен информацией на всем цикле: проектирование, изготовление, сборка, испытания, отладка.

В новом ПО функция оценки технологичности формы обязательна. Не только отбор вариантов, но оценка рациональности и экономичности проектирования — база для корректировок технолога.

Технологичность включает: оценку затрат проектирования/изготовления, сборки, технологичности деталей, структуры формы, формовочных свойств. Новое ПО должно иметь функции, ориентированные на сборку, так как функция формы реализуется через сборку. При сборочно-ориентированном проектировании сборка — не просто соединение деталей. Структура данных описывает функцию формы и отношения между деталями для эффективного обеспечения качества.

4. Передовые технологии производства | Быстрое формообразование (Rapid Tooling)

1) С быстрым развитием лазерного быстрого прототипирования (RPM) Китай достиг международного уровня и коммерциализировал. Основные коммерческие процессы: SLA (стереолитография), LOM (слоевое литье), SLS (селективное лазерное спекание), 3D-P (3D-печать).

Циньхуа внедрила оборудование и технологию SLA250 (стереолитография/лазерное твердение фоторезиста) от американской 3D Systems, провела НИОКР. После лет улучшений запустила «M-RPMS — Многофункциональная система быстрого прототипирования» (с LUM-SSM, расплавное экструдирование — MEM), единственная в мире система с независимой интеллектуальной собственностью Китая (нац. патент), два процесса быстрого прототипирования, лучшее соотношение цена/качество.

2) Безматрицевое многоточечное формование — передовая технология: высокорегулируемая группа пуансонов вместо традиционной матрицы. На базе CAD/CAM/CAT — быстрое и экономичное автоматическое формование 3D-поверхностей. Жилинский политехинститут выполняет гос. проект безматрицевого формования, самостоятельно спроектировал и изготовил мировое лидерское оборудование.

По сравнению с MIT (США), Токийским и Токийским технологическим университетами (Япония) — Китай впереди в практическом применении теоретических исследований, расширяет сферы применения.

3) Смазочные матрицы успешно применены в отечественном автопробоядстве впервые. ФАВ Формообразование спроектировало и изготовило 12 комплектов смазочных форм для прототипа нового авто. 12 комплектов — крупные сложные внешние/внутренние панели: крыши, капота, передних/задних крыльев. Особенности: поверхность матрицы — ЧПУ по главной модели CAD/CAM; литье высокопрочного смолы швейцарской Ciba; зазор пуансон/матрица — импортные восковые листы. Высокая точность габаритов. Цикл сокращен на 1/2–2/3, экономия 10 млн юаней (12 комплектов). Открыт новый путь малого автопробоядства — отечественный пионер. Эксперты Ciba: соответствует международным стандартам 90-х.

5. Технология полевых испытаний форм

С развитием прецизионных форм растут требования к измерениям. Высокоточные КИМ (CMM) редко на производстве из-за строгих требований к среде. Новое поколение КИМ: температурная компенсация, вибростойкие материалы, пыозащита — повышают приспособленность и надежность для установки в цехе, реализуя в цехе измерения.

6. Технология зеркальной полировки поверхности форм

Полировка форм — важная часть поверхностной инженерии и ключевой этап изготовления форм.

Национальные инструменты для Ra0.05 мкм, абразивы и процессы в основном удовлетворяют спрос. Но для зеркальной полировки Ra0.025 мкм — оборудование, абразивы, процессы в исследовательской стадии.

Оборудование, инструменты, абразивы для ультравысокой чистоты Ra0.05 мкм в основном удовлетворяют потребности. Ra0.025 мкм — еще в исследованиях.

С массовым применением зеркальных форм для литья под давлением полировка стала ключевой проблемой. Из-за технологий и материалов полировки в Китае остаются проблемы: точечные линзы, формы для CD, VCD, высокопрозрачных изделий — большая часть форм все еще зависит от импорта.

Важно: полировка поверхности формы зависит не только от оборудования/процесса, но и от зеркальности материала формы — недостаточно учитываемом факторе. Полировка ограничена материалом формы. Пример: сталь 45, полированная до Ra0.2 мкм — видны дефекты. Дальнейшая полировка только повышает блеск, шероховатость не улучшается. Поэтому для зеркальных форм в Китае часто используют импортные стали: шведская ASSAB 136, японская Datong PD555.

Материал формы — не только химический состав, главное — требования к выплавке: вакуумная дегазация, аргоновая защита слитка, непрерывная вертикальная литья и прокатка, ковка, отжиг — серия передовых технологий для зеркальной стали с малыми внутренними дефектами/примесями, мелкозернистой, высокой степени дисперсии, мелкозернистой, хорошей однородности — для достижения требований зеркальной полировки.

Современное формообразование развивается без границ

В конкурентном производстве всё становится современнее и инновационнее. Будущее бесконечно и непредсказуемо — как и развитие современного формообразования.

В сервисах быстрого прототипирования JTR вы увидите больше возможностей и добьетесь результатов в дизайне и новых прототипах. The Weeknd — профессор по ЧПУ, быстрому литью под давлением, прототипированию во всех отраслях. Быстрый бесплатный расчет — JTR даст лучший сервис.