複雑なアルミニウム工具:積層造形ですべてが可能に

複雑なアルミニウム工具:積層造形ですべてが可能に
Antarctic Bear の紹介: 工業生産のあらゆる場面で、適切なツールは作業をより効率的に行うための鍵の 1 つです。エンジニアを悩ませている問題は、これらのツールの一部が従来の機械加工方法では製造できないことです。この時点で、付加製造の利点が発揮されます。これらのツールは、簡単な設計最適化の後、付加製造を使用して製造できます。

Any-Shape は、積層造形技術を通じて、こうした特別なニーズを持つ顧客に特別なツールを提供する専門家です。同社のエンジニアリング部門は、積層造形技術を使用して航空宇宙用のアルミニウム ツールを製造しています。従来の製造工程の制限により、古いアルミニウム工具の内面には単純なエンボス加工しかできませんでした。新しいツール設計には複雑な内部表面が必要でしたが、これは明らかに従来の方法では加工できませんでした。そのため、Any-Shape はツールの製造に EOS M 290 を使用することを決定しました。

精密アルミニウム工具:表面粗さと精度の厳しい要件を満たす複雑なエンボス加工された内面を備えています。

課題 顧客は内面に非常に複雑なエンボス加工のデザインを要求しましたが、従来の機械加工方法では工具が内面に到達できないため、これを実現することができませんでした。
さらに、技術要件では、精度と表面粗さに対して高い要求が課せられます。
•非機械加工内面の表面粗さは3.7 +/-0.5μmRa
• 最終組立時の高い寸法精度(制御点位置 0.05 mm、内面公差 +/- 0.1 mm)

他の 2 つの課題:
•ツールは、使用中にオペレーターが操作しやすいように、できるだけ軽量である必要があります。
• EOS M 290のサイズ制約により、接続された部品の組み立てと統合は積層造形の後に行う必要がある。

Any-Shape は、付加製造における長年の経験により、これらの厳しい要件を満たすことができると確信しています。同社は、積層造形設計、生産、後処理について非常に深い理解を有しており、要件を簡単に生産能力に変換することができます。 Any-Shape は、EOS M 290 システム、独自の EOS アルミニウム材料およびプロセスを使用することで、この複雑なツールの設計および技術要件を満たすだけでなく、製造および後処理機能も備え、最終製品を予定どおりに納品するためのあらゆるスキルを備えていました。

解決
Any-Shape は、技術的および人間工学的課題すべてを同時に解決する完全な付加製造アプローチを開発しました。積層造形プロセス自体のすべてのパラメータと、その後の組み立て操作を考慮する必要があります。

最初に行うべきアクションの 1 つは、表面仕上げを最適化するために、内部表面を正しい角度に配置することです。この配置位置によって、後でコンポーネントの下にサポート コンポーネントを配置する方法が決まります。
上記の位置の制約により、「収縮線」も注意深く監視する必要があります。ヒンジ領域付近のデザインを若干変更し、領域間の移行をよりスムーズにして挟み込みのラインをなくしました。

もう一つの課題は、切断と組み立てのプロセスを計画することです。プロセスを設計する際は、次の点に留意してください。
• 表面精度に関する厳しい要件により完全に適合する必要がある組み立てを可能にするために、1 度の並進自由度を保持します。
• 接着面は必要なせん断強度を満たしている
• 製造設計にスペーサーを組み込むことで、ボンドラインの厚さは0.2mmに保証されます。

最後に、その後のクランプと機械加工を容易にするために、設計でいくつかの参照位置を考慮する必要があります。

印刷された内面エンボスの平均粗さは4μmRaです(詳細)(画像提供:Any-Shape)
結果 Any-Shape の 3D プリントの専門知識と製造戦略のおかげで、さまざまな部品が正常に印刷され、後処理され、再組み立てされ、品質管理に合格しました。部品本体はサンドブラストによる表面処理が施されており、内面粗さは4μmRaに達し、顧客の要求を満たしています。

品質管理はコンポーネントの初期設計に基づいています。寸法は許容範囲の要件を満たしています。後処理部品の表面精度は、関節アームの各内面で +/- 0.1mm、最終ツールで +/- 0.2mm に達します。最終組み立て工程では、切断されたジョイントと再組み立てされたジョイントの両方の接触面で偏差のジャンプは観察されませんでした。

Any-Shape は、3D プリントの独自の利点を活用して、従来の製造および処理の限界を超えたユニークなツールを作成できます。 Any-Shape の専門知識と EOS の実績ある積層造形技術を組み合わせることで、チームは非常に複雑なプロジェクトを非常に短い時間で迅速に実現することができました。


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