Vzvratno inženirstvo oblikovnih vložkov in analiza problematike orodja za brizganje

Pri tovrstni problematiki je treba #vzvratno inženirstvo izvesti zelo previdno, saj potrebujemo maksimalne natančnosti. Zahteva stranke je bila, da se da izdelati vsak rezervni del posebej in z njim tudi zamenjati samo en del.

Shema orodjaObravnavana problematika

  • stranka nima tehniške dokumentacije in 3D-modela orodja, zato ne more hitro ukrepati v primeru odpovedi dela ali celotnega orodja
  • 3D-skeniranje je pokazalo neenakomerno obrabo orodja in tudi določene netočnosti izdelave

 

Rešitev

Za naročnika smo izvedli naslednje korake:

  • 3D-skeniranje vseh orodnih vložkov (natančnost 0,01 mm)
  • Vzvratno inženirstvo (izdelava natančnega računalnikškega 3D-modela)
  • Izdelava 2D-tehniške dokumentacije za izdelavo nadomestnih delov
  • Analiza točnosti modelov in ugotavljanje vzrokov za ugotovljeno obrabo na vložkih
  • #Simulacije brizganja za poglobljeno analizo problematike (analiza zamika jedra)

Končni rezultat je bil tehnološko pripravljen računalniški 3D-model vseh oblikovnih vložkov s pripadajočo tehniško dokumentacijo.

 

Namen in koristi za končne kupce

  • hitro do verodostojne 2D- in 3D-dokumentacije orodja
  • dejansko stanje oblikovnih vložkov, primernih za zamenjavo tudi samo enega obrabljenega/polomljenega dela
  • poglobljena analiza ugotovljene prekomerne obrabe na orodnih vložkih

 

V nadaljevanju še slikovni material in dodaten opis posameznih faz.

3D-skeniranje

Skeniralo se je 5 oblikovnih delov dvognezdnega orodja (čeljusti, dolivna plošča, oblikovni trn in obrisna letev).

Skenirani modeli

Slika 1: Skenirani (STL) modeli oblikovnih delov orodja skupaj s prikazom detajla

Za #skeniranje smo uporabili ATOS CS 5M, natančnost je bila 0,01 mm (dosegljiva tudi pod 0,01 mm), zajeli smo vse najmanjše detajle, vključno z napakami, ki smo jih med postopkom vzvratnega inženirstva odpravili. Slika 2 prikazuje detajl skeniranih podatkov ene od čeljusti orodja.

Detajl skeniranih podatkov

Slika 2: Detajl skeniranih podatkov

Vzvratno inženirstvo

Vzvratno inženirstvo je postopek izdelave površinskega ali (v tem primeru) volumskega CAD-modela na podlagi skeniranih podatkov. Kot uvodoma rečeno je bilo v tem primeru potrebno narediti funkcionalen model vseh skeniranih elementov, kar pomeni da smo površine morali narediti iz pravilnih gradnikov (ravnine, stožci, valji ipd.), pri čemer smo morali upoštevati tudi medsebojno lego:

  • točno naleganje delilnih (torej naležnih) površin oblikovnih delov (čeljust na čeljust, oblikovni trn na obe čeljusti in zgornjo ploščo itd.)
  • vzporednost ravnin funkcionalnih površin
  • soosnost soležnih delov (konus za ujem dolivne plošče z osjo oblikovnega trna itd.)

Med procesom se večkrat preverijo odstopanja nastajajočega CAD-modela in skeniranih STL-modelov.

 Vmesna primerjava nastajajočih površin z STL-modelom

Slika 3: Vmesno preverjanje natančnosti CAD-modela proti izvornemu STL-modelu

Analiza problematike brizganja

Med postopkom vzvratnega inženirstva smo ugotovili več odstopanj, ki jih nismo pričakovali. Prikazana so na spodnjih slikah.

Oblikovni trn - nakazuje se zamik osi

Slika 4: Analiza odstopkov oblikovnega trna nakazuje nesimetrično obrabo in zamik osi

 

Analiza obrabe dolivne plošče

Slika 5: Analiza odstopkov na dolivni plošči potrjuje sume iz vrha oblikovnega trna - naležna površina je obrabljena nesimetrično

 

Vodilne površine čeljusti

Slika 6: Analiza odstopkov ene od čeljusti nakazuje precejšen zamik vodilnih površin; sicer je vložek izdelan zelo natančno

Simulacija brizganja

Vse nakazane težave so najverjetneje posledica nesimetrične postavitve dolivka na boku (vidno na sliki 5), zaradi česar smo izdelali tudi simulacijo #brizganja na programskem paketu Autodesk #Moldflow Insight. Zanimal nas je predvsem zamik jedra, izvedli pa smo tudi analizo hlajenja.

slika12 nesimetricno fill

Slika 7: Prikaz zapolnjevanja orodne votline - jasno se vidi nesimetrično polnjenje oz. prehitevanje mase na eni strani

 

Deformacija jedra

Slika 8: Kljub temu, da je jedro vpeto na obeh straneh, prihaja do deformacije v sredinskem najtanjšem delu;
velikost deformacije je 0,126 mm, torej je na eni strani stena izdelka debelejša
kar za 0,25 mm - to lahko že pomeni določene probleme pri funkcionalnosti izdelka

 

Tranzientna analiza hlajenja orodja

Slika 9: Tranzientna analiza hlajenja; rezultati pokažejo večjo razliko v temperaturi pri vrhu jedra (~15°C);
razlog je slabše hlajenje jedra, ki je v tem primeru toplejše - ta razlika bi se lahko odpravila oz.
zmanjšala s podaljšanjem luknje za hlajenje ali vpeljavo konformnega hlajenja

Končni rezultat

Kmalu po izdelavi CAD-modelov je prišlo do zloma trna v gnezdu 1. Predstavljena analiza razmer v orodju je podala verjetne vzroke za zlom. Seveda moramo omeniti tudi, da bi to, če CAD-modelov ne bi bilo, pomenilo daljši izpad proizvodnje, v primeru enognezdnega orodja pa tudi ne bi imeli na voljo pravega vzorčnega modela za izdelavo replike, saj bi si morali pomagati z zlomljenim delom.

Zaključimo lahko, da nam poleg drugih, že mnogokrat opisanih prednosti, natančno 3D-skeniranje orodij omogoči tudi dragocene informacije o stanju oz. obrabi orodja, ki nam lahko ključno pripomorejo pri iskanju vzrokov težav, do katerih prihaja med obratovanjem orodja. Brez točnega poznavanja vzroka težav pa slednjih seveda ne moremo v popolnosti odpraviti.

ZAKAJ TECOS?

  • Dolgoletne izkušnje
  • Kompetenten kader
  • Kratek odzivni čas
  • Celovite rešitve na enem mestu
  • Vrhunska oprema vodilnih svetovnih dobaviteljev

Prijava eseznam Tecos