Использование жертвованной оснастки для сложных и полых деталей

Хотя традиционные методы производства эффективно создают базовые формы с единообразными сечениями, изготовление деталей с полыми внутренними полостями или сложными геометриями представляет уникальные вызовы. Однако с жертвованной оснасткой (sacrificial tooling) проектировщики и инженеры не вынуждены идти на компромисс по форме или материальной целостности.

Жертвованная оснастка предполагает печать структуры в растворимом материале, которая затем используется для создания сложных конструкций. Техника позволяет легко создавать сложные или полые структуры — с любым видом подрезов — с гладкими внутренними поверхностями из множества материалов. Обычно жертвованная оснастка выполняется через FDM (моделирование наплавленным слоем), обеспечивая высокую точность и повторяемость.

Как работает жертвованная оснастка

Процесс начинается с двухчастного дизайна: дизайна оснастки и дизайна конечной детали. Эти дизайны — две стороны одной медали: жертвованная оснастка спроектирована для заполнения внутренней полости конечной детали. Оснастка строится первой, с допусками для обеспечения потока жидкости при растворении.

После изготовления оснастки и обкладки её конечной деталью, дальнейшей подготовки не требуется, кроме шлифовки для улучшения шероховатости и нанесения смолы для равномерного растворения. Затем деталь полностью погружают в растворитель, который растворяет оснастку, оставляя конечную деталь целой.

Преимущества и ограничения жертвованной оснастки

Конструкторы и инженеры ценят жертвованную оснастку не только за возможность создавать сложные структуры из множества материалов, но и за гарантированно более короткое производственное время по сравнению со многими другими методами. Кроме того, результат не имеет склеенного шва. Другие преимущества:

• Формирование подрезов без сложных подвижных элементов в инструменте
• Высокая тепло- и давлениестойкость
• Исключение необходимости дополнительной оснастки
• Возможность быстрой итерации дизайнов
• Минимальное ручное трудоустройство
• Сокращенные сроки для малых объемов
• Время от дизайна до детали — дни, а не месяцы
• Расширенные возможности сложности продукта
• Повышенная экономическая устойчивость

Наилучшие области применения жертвованной оснастки

Особенно подходит для отраслей и применений, требующих сложные детали из прочных термостойких материалов, но не высокие производственные объемы. Также идеальна для изделий, полностью заключающих деталь. FDM чаще всего используется для сложных деталей с полыми внутренностями, например сложных воздуховодов.

Авиакосмическая и автомобильная промышленности — основные пользователи. Самолеты требуют невероятно прочных, высокодетализированных деталей, и жертвованная оснастка помогает достичь обеих целей. Аналогично, моторспорт нуждается в сложных, специализированных, прочных и легких деталях.

Ключевые конструкторские соображения для жертвованной оснастки

При рассмотрении жертвованной оснастки проектировщики и инженеры должны обратить особое внимание на две материальные характеристики: коэффициент теплового расширения и сочетание температуры и давления спекания (полимеризации).

Помимо свойств материала, нужно выбрать между двумя стилями дизайна: разреженная внутренняя структура (sparse fill) или оболочечный стиль (shell). Разреженный стиль чаще всего используется и в большинстве случаев дает оптимальный баланс между временем сборки и прочностью оснастки. Оболочечный стиль использует меньше материала и особенно эффективен при конвертном вакуумном мешке.

Важно также выбрать оптимальную ориентацию печати. Оснастку можно строить вертикально или горизонтально, но ориентация влияет на скорость сборки, качество поверхности, потребность в поддерживающих структурах и общую производительность. Конечное применение оснастки должно тщательно учитываться на фазе проектирования для определения лучшей ориентации.

Партнер по FDM жертвованной оснастке

Для проектировщиков и инженеров, создающих сложные детали с полыми внутренностями, FDM жертвованная оснастка предлагает надежный, простой и экономичный метод. В отличие от традиционных методов, требующих сложной сборки или дорогих хрупких вымываемых инструментов, FDM жертвованная оснастка — бесконтактная, универсальная и относительно простая.

В Fast Radius мы стремимся помочь клиентам создавать отличные продукты максимально эффективно. Наши команды дизайна и разработки состоят из экспертов, тесно работающих с клиентами на каждом этапе — от концепции до поставки.

Если вы заинтересованы в использовании FDM жертвованной оснастки для предстоящего проекта, свяжитесь с нами сегодня или посетите наш ресурсный центр, чтобы узнать больше об услугах и материалах.

Готовы производить детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости