Современные технологии изготовления модельной оснастки для производства трубопроводной арматуры DENDOR

текст и фото: пресс-служба ЗАО «ЭНЕРГИЯ»

Для производства литых заготовок компания ЗАО «ЭНЕРГИЯ» использует технологию литья по Альфа-сет-процессу.

Основой производства трубопроводной арматуры является использование литых заготовок, и одно из наиболее важных решений, принимаемых в любой организации, – «производить их или покупать».

При увеличении объема выпуска продукции до среднесерийного и массового, собственное литейное производство становится непременным условием успешной работы в современных реалиях.

Компания ЗАО «ЭНЕРГИЯ» прошла аналогичный путь развития. В настоящее время для производства литых заготовок компания использует технологию литья по Альфа-сет-процессу, который является современной и наиболее технологичной разновидностью ХТС-процесса.

За последнее десятилетие производство форм и стержней по технологии ХТС-процесса получило большое распространение на территории Российской Федерации. Это объясняется тем, что способ получения литейных стержней и форм из холодно-твердеющих смесей имеет ряд технологических достоинств:

  • высокая прочность производимых форм и стержней;
  • возможность применения в изготовлении отливок практически любой конфигурации;
  • гибкость при изготовлении многономенклатурной продукции;
  • универсальность, простота технологии.

Технологическая оснастка состоит из формообразующих моделей и стержневых ящиков, именуемых вместе модельным комплектом. В состав комплекта также входят и формы литниково-питающей системы. В применявшихся ранее технологиях производства модельной оснастки использовалось 3D-моделирование, а при изготовлении формообразующих частей применялась фрезерная обработка модельного пластика. На данный момент в компании ЗАО «ЭНЕРГИЯ» фрезерную обработку производит вертикальный фрезерный станок с Числовым Программным Управлением.

Несмотря на относительную простоту оснастки, ее изготовление занимает много времени и требует больших энергозатрат на подготовку производства литья, которые необходимо снижать при появлении новых технологических возможностей.

В нашем случае применен метод изготовления формообразующих частей из пластика с использованием 3D-печати.

О 3D-принтере

Для производства модельной оснастки в ЗАО «ЭНЕРГИЯ» используются принтеры HerculesStrong с программным обеспечением Repetier-Host, позволяющие изготавливать детали с габаритами 300х290х370 мм со скоростью до 80 мм/сек из пластика PLA.

Технология подразумевает создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Производственный цикл начинается с обработки трехмерной цифровой модели. В формате STL она делится на слои и ориентируется наиболее подходящим для печати образом.Модель производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, которые застывают сразу после экструдирования.

Пластиковая нить разматывается с катушки и поступает в экструдер – устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити. Также в устройстве есть нагревательный элемент для плавки материала и сопло, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла, которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подает расплавленный материал на строящуюся модель. Как правило, верхняя часть сопла наоборот охлаждается с помощью вентилятора для создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала.

Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования («САПР» или «CAD»). Модель строится слой за слоем снизу-вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатной головкой») приводится в движение пошаговыми моторами или сервоприводами.

Для изготовления более габаритной детали, есть возможность разделить ее при печати на более мелкие части в рамках габаритов стола. Далее идет сборка с применением замков. Большие изделия специалисты компании также обрабатывают на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ с размером стола 2,5х1,4 метра.

Изготовление оснастки на 3D-принтере имеет ряд преимуществ:

  • возможно существенное снижение себестоимости изготовления модельной оснастки за счет низкого энергопотребления 3D-принтера – 500 Вт, тогда как фрезерный обрабатывающий центр потребляет 12 КВт;
  • не требует высокой квалификации оператора, достаточно базовых навыков работы с компьютером (в отличие от станка с ЧПУ);
  • оборудование практически бесшумное и малогабаритное, есть возможность установить его на обычный офисный стол;
  • изготавливаемые детали имеют сотовую структуру, что значительно облегчает массу модельной оснастки в сравнении с оснасткой, изготовленной из цельного пластика методом фрезеровки;
  • за счет сотовой структуры уменьшается расход пластика и время работы принтера на изготовление деталей;
  • практически безотходное использование материала;
  • стоимость 3D-принтера в десятки раз ниже стоимости фрезерного станка с числовым программным управлением.

О материале

Сегодня при работе на принтере специалисты ЗАО «ЭНЕРГИЯ» используют материал PLA. Данный вид пластиков является экологически чистым материалом, который производят из кукурузы и сахарного тростника. Сырьем для производства также служит картофельный и кукурузный крахмал, соевый белок, крупа из клубней маниока и целлюлоза.

Преимущества использования данного материала при изготовлении оснастки:

  • гладкая структура материала PLA подходит для нанесения антипригарного покрытия и обеспечивает минимальную адгезию при съеме формы;
  • высокая прочность изготавливаемых деталей. Количество съемов в работе от 1 000 до 1 500 в зависимости от размеров и сложности формы;
  • материал распространен на рынке и имеет достаточно низкую стоимость, что также влияет на себестоимость изготовления модельной оснастки.

Технология серийно применяется с июня 2017 года. За этот период опыт изготовления формообразующих элементов модельной оснастки с помощью 3D-принтеров оценен как положительный и имеет бесспорные преимущества. В дальнейшем ЗАО «ЭНЕРГИЯ» планирует увеличение парка принтеров для изготовления модельной оснастки для получения качественных отливок в производстве трубопроводной арматуры DENDOR на территории Российской Федерации.

Рекомендуем