Производитель автомобильной техники Lütgemeier GmbH полагается на систему печати VX1000 от Voxeljet для реализации задачи по изготовлению штампов для литья металлов в песчаные формы с оптимизацией расходов и временных затрат. Методика позволяет сэкономить до 60% времени при создании сложных и детализированных компонентов. Промышленный 3D-принтер VX1000 ускоряет производство уникальных элементов, которые используются в гоночных автомобилях известных немецких брендов.

Особенности разработки с помощью Voxeljet

Современные болиды или роскошные машины с улучшенными характеристиками развивают мощность до 900 л.с. и разгоняются до 100 км/ч менее чем за четыре секунды. Автомобили могут добиться высоких показателей только благодаря индивидуальной и тщательно спроектированной компановке деталей под капотом. Оригинальные системы включают специально адаптированные корпуса компрессоров, коробок передач, турбокомпрессоров, масляных насосов и дроссельных заслонок. Большинство запчастей изготавливается специализированным немецким производителем Lütgemeier GmbH. Компания полностью контролирует производственную цепь, начиная с разработки дизайна детали, а заканчивая литьем и последующей обработкой, вплоть до сборки и тестирования качества.

Чтобы гарантировать клиентам короткие сроки поставки, Lütgemeier GmbH начала поиск возможностей для автоматизации. Решение было найдено в Voxeljet, компании-производителе промышленных систем 3D-печати.

В профессиональную схему трехмерного построения объектов VX1000 PDB (фенольное прямое связывание) были сделаны колоссальные инвестиции. На выходе компания получила оборудование для 3D-печати промышленного применения. Разработанный и изготовленный в Германии принтер имеет область печати 1000 х 600 x 500 мм. Аппарат позволяет автоматизировать производство заготовок литья в песчаные формы. Пользователь загружает файл САПР, а также планы цифрового дизайна штампа в систему 3D-печати. Затем спецустройство для нанесения материала укладывает слой кварцевого песка толщиной всего 300 микрон на строительную платформу. После печатающая головка выборочно наносит связующее вещество на базе фенольной смолы. К приспособлению прикреплена мобильная инфракрасная лампа, нагревающая строительную платформу, чтобы ускорить отверждение связующего. На следующем этапе рабочую поверхность опускают еще на слой толщиной 300 мкм, и процесс повторяется. Процедура выполняется до тех пор, пока объект не будет полностью построен.

После печати сотрудник извлекает готовые песчаные литейные формы и удаляет излишки кварцевого песка сжатым воздухом или кистью. Lütgemeier GmbH может напрямую провести полную постобработку компонентов. Доступны несколько 5-осевых фрезерных станков и измерительных устройств, а также токарное оборудование. Компания способна производить оптимизированные компоненты, не увеличивая цепочки поставок за счет промежуточных остановок.

3D-печать песком позволяет создавать филигранные геометрические формы

Аддитивная технология предоставляет дизайнерам широкие возможности для работы. Фенольное прямое связывание открывает совершенно новые направления в оформлении и отделке. Специалистов не ограничивают нестандартные размеры уклона или разделительные линии. Промышленная печатающая головка Piezo VX1000 работает с разрешением до 300 dpi. Несвязанный кварцевый песок полностью перерабатывается в процессе PDB и может быть повторно использован для следующей печати. Это еще одна экономическая выгода.

Формы, напечатанные на 3D-принтере, получаются настолько жесткими, чтобы выдерживать высокое давление литья, когда металл течет внутрь.

Если создать очень филигранную сердцевину из фурановой смолы, часто возникает риск поломки во время литья. Фенольная масса в качестве связующего вещества позволяет стержням из системы 3D-печати и классического формования достигать более высокого уровня стабильности. Прочность на изгиб, достигаемая в процессе печати, идентична этому же показателя для стержней, изготовленных традиционным способом. 3D-печатные изделия достаточно стабильны, чтобы надежно выдерживать давление металлической отливки, даже с детализированными гидравлическими компонентами.

Применение печати песчаных форм

Эффективность оптимизации процесса печати песчаных форм можно увидеть на практическом примере. Более 30 лет продолжается сотрудничество Lütgemeier GmbH со знаменитой тюнинговой компанией Brabus.

Бренд специализируется на совершенствовании автомобилей Mercedes Benz. Среди прочего, на основе Mercedes AMG G 65 был создан Brabus G900. Производство «суперкара на внедорожнике» стало возможно за счет оптимизации работы двигателя. Турбокомпрессоры с увеличенными корпусами, изготовленные по индивидуальному заказу, способствуют значительному росту производительности.

Тюнинговая фирма получила возможность вкладывать больше времени в постобработку и оптимизацию отдельных деталей в зависимости от требований заказчика.

Конкурентное преимущество Brabus – оперативное повышение эффективности двигателя. Цель работы – оптимизировать механизм до максимальной производительности в ограниченном моторном отсеке. 3D-печать стала идеальным решением, позволившим проектировать геометрию и компоненты, которые невозможно изготовить обычными методами.

Источник