スイスの研削盤メーカー Studer は、3D プリント技術をどのように活用して機器の冷却性能を向上させているのでしょうか?

グラインダーは、研磨工具を使用してワークピースの表面を研磨する工作機械です。研削工程中に発生する熱は、ワークピースの品質にとって非常に重要です。研磨加工では比較的高い摩擦効果により熱が発生し、加工部品の表面層に熱損傷が生じる可能性があります。したがって、冷却と潤滑は研削プロセスにおいて決定的な役割を果たします。研削工程を冷却するという主な役割に加えて、冷却液と潤滑剤は、研削砥石から加工残留物を除去する、研削機から切削片を洗い流す、火花の噴出を消すなど、他のいくつかの機能も果たします。

研削盤では、冷却液ノズルや油圧システムなどのコンポーネントを含む冷却システムによって、冷却液が必要な場所に輸送されます。研削盤の冷却システムの設計は長年にわたってほとんど変わっていません。近年、スイスのグラインダーメーカーであるStuderは3Dプリント技術を使用してグラインダーの冷却システムの設計を革新し、グラインダーの冷却効果を向上させたとされています。

3Dプリントによる新しい冷却ノズル
Studer は 3D プリント用の新しいノズル SmartJet を開発しました。各 SmartJet ノズルは、グラインダーユーザーが処理する必要のあるワークピースと対応する研削ホイールに基づいてカスタム設計されており、ワークピースと研削ホイールの近くでコンフォーマル冷却を実現します。ノズルは、グラインダーユーザーのニーズに応じて、プラスチック 3D 印刷技術とポリアミド材料、または金属 3D 印刷技術を使用して製造できます。

3Dプリントノズル
3DプリントされたSmartJetノズルの開発中、Studerは研削盤のユーザーとコミュニケーションを取り、話し合いました。その結果、ユーザーはワークピースを10分の1ミクロンの精度で研削する際に、冷却剤が対応する位置に正確に噴射され、最高の冷却効果が得られることを望んでいることがわかりました。

部品の研削プロセス中、研削ホイールと部品供給ノズル間の摩擦と研削領域で熱が発生するため、冷却と潤滑が重要になります。熱が適切に処理されない場合、研削プロセッサが不安定になり、研削される部品が損傷してスクラップが発生することもあります。

3DプリントSmartJetノズルの価値は、必要に応じて部品や研削砥石を正確に冷却し、冷却効果を確保しながら冷却剤の使用を減らすことができるため、環境への影響とその後の環境浄化コストを削減できることです。

油圧部品の冷却における乱流を低減します<br /> 冷却ノズルは、工作機械の冷却システムを構成する部品の 1 つにすぎません。液体はノズルに入る前に、システム内の液体の流れを誘導し、バルブ、ポンプ、アクチュエーターを接続する油圧マニホールドを含む回路を通過します。

従来の加工技術を使用して製造された油圧バルブブロックでは、内部の流体チャネルはフライス加工とドリル加工によって実現されます。従来の油圧チャネルでは、流体がチャネル間の接続領域に当たると、乱流によって大きな圧力損失が発生し、効率が低下します。さらに読む: 80% の軽量化、油圧システムの進化を推進する積層造形の 5 つの利点

複雑な流体チャネルの製造における 3D プリント技術の柔軟性を活用することで、研削盤冷却システムの油圧マニホールドの設計をさらに最適化し、乱流の発生による効率損失を減らすことができます。たとえば、金属 3D プリント技術では、従来の円形の流体チャネルの代わりに正方形の断面を持つ流体チャネルを製造できるため、同じチャネル幅で乱流を 20% 削減し、より小さなスペースでより大きな流れを実現できます。さらに、マニホールドチャネルは、油圧バルブブロックの外側から穴を開けてプラグを追加する必要がなく、粉末床溶融結合装置によって積層造形方式で直接加工できます。

Studer の 3D プリント冷却システム油圧部品は機能統合設計を採用し、部品点数が 5 個から 1 個に削減されました。この設計変更により、グラインダー冷却油圧システムの組み立て時の難易度と作業負荷が軽減されます。

3D プリントの冷却ノズルと冷却システムの油圧部品は、Studer によるグラインダー製造における 3D プリント技術の応用のほんの始まりに過ぎないと理解されています。 Studer は、付加製造技術を使用して研削装置の設計と性能を向上させることに専念する 6 人のチームを設立しました。将来的には、Studer は 3D 印刷技術を使用して、より多くの新しい設計を開発し、より革新的なアイデアを実現していきます。

出典: 3Dサイエンスバレー

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