Produzione rapida di utensili basata sul prototipo FDM

 

Con lo sviluppo di computer, laser, elettronica, nuovi materiali e nuove tecnologie, la prototipazione rapida e la tecnologia di stampaggio rapido sono diventate ancora più potenti, con un ambito di applicazione in espansione e un aumento delle tipologie.

La combinazione della tecnologia di stampaggio rapido e della tecnologia FDM ha le caratteristiche di ciclo di stampaggio breve, basso costo, precisione e durata che possono soddisfare i requisiti di produzione e utilizzo. Può rispondere rapidamente ai cambiamenti nel mercato e alle esigenze degli utenti e accelerare il lancio dei prodotti sul mercato. Per stampi di piccole e medie dimensioni con forme relativamente complesse, ha significativi vantaggi economici globali.

Altra lingua: DE

Cos'è FDM?

La Fused Deposition Modeling (FDM), nota anche come fabbricazione a forma libera di filamenti, è un processo di stampa 3D che utilizza un filamento continuo di materiale specializzato. Questo filamento viene estratto da una grande bobina e alimentato attraverso una testa di estrusione della stampante riscaldata. Il materiale viene quindi depositato sul pezzo in lavorazione in crescita.

La testina di stampa, controllata da un computer, si muove in due dimensioni per definire ogni strato orizzontale dell'oggetto stampato. Dopo aver completato uno strato, la testina di stampa o il pezzo in lavorazione si spostano verticalmente di una piccola quantità per iniziare lo strato successivo. La velocità della testina dell'estrusore può essere regolata per avviare e arrestare il processo di deposizione, consentendo la creazione di piani interrotti senza causare filamenti o gocciolamenti tra le sezioni.

Perché la produzione di utensili rapidi necessita della tecnologia FDM?

Con l'avanzare della tecnologia e la riduzione del tempo necessario al mercato per rispondere alla domanda, è necessaria una tecnologia di produzione più rapida e meno costosa. Lo sviluppo rapido degli utensili trae vantaggio dalla velocità, dall'economicità e dalla flessibilità della Fused Deposition Modeling (FDM). FDM può produrre rapidamente parti di stampo, ridurre i tempi di consegna e accelerare lo sviluppo del prodotto. Consente una facile personalizzazione e modifica direttamente nel modello digitale, che può quindi essere ristampato rapidamente. FDM è anche in grado di creare geometrie complesse che potrebbero essere difficili da ottenere con i metodi di produzione tradizionali e supporta un'ampia gamma di materiali termoplastici adatti a una varietà di applicazioni. Come processo di produzione additiva, FDM riduce gli sprechi utilizzando solo il materiale necessario per la parte. Inoltre, gli strumenti prodotti da FDM sono ideali per la prototipazione e il collaudo, aiutando a identificare e risolvere potenziali problemi prima che vengano adottati metodi di produzione più costosi e dispendiosi in termini di tempo.

Tecnologia di modellazione a deposizione fusa (FDM)

1. Principio di funzionamento del processo FDM

FDM è diventato uno dei processi di prototipazione rapida più popolari. Il suo principio di funzionamento è illustrato nella Figura 1: dopo che il modello solido tridimensionale è stato elaborato dal software di stratificazione, vengono ottenute le informazioni del contorno bidimensionale di ogni strato. L'ugello riscaldante si muove su un piano sotto il controllo del computer in base alle informazioni del contorno trasversale e il filo riscaldato e fuso (come filo di plastica, nylon, ecc.) viene rivestito selettivamente sul banco di lavoro e il contorno trasversale viene formato dopo un rapido raffreddamento.

Una volta completato il contorno trasversale di uno strato, il banco di lavoro scende di un'altezza strato, quindi viene premuto il contorno trasversale dello strato successivo, il filo riscaldato e fuso viene rivestito e legato al filo solidificato dello strato precedente e il ciclo viene ripetuto fino ad ottenere il prodotto tridimensionale finale.

Secondo il meccanismo di formatura di FDM, in teoria può essere utilizzato qualsiasi materiale fusibile. Attualmente, vengono spesso utilizzati materiali come cera, nylon e plastica. Si sta studiando l'applicazione di materiali come metalli e ceramiche a questo metodo. La polvere di ceramica o metallo (acciaio inossidabile, ottone, alluminio, ferro, ecc.) viene aggiunta con adesivi polimerici e il polimero viene bruciato ad alta temperatura dopo lo stampaggio per ottenere parti metalliche. Per migliorare la velocità di stampaggio e la precisione del processo FDM, sono necessarie ulteriori ricerche in termini di metodo di generazione del percorso, velocità di movimento dell'ugello nel piano e velocità di alimentazione del materiale.

FDM

Figura 1: Diagramma schematico della modellazione a deposizione fusa

2. Analisi della precisione di stampaggio del processo FDM

La precisione delle parti stampate include la precisione dimensionale e la precisione superficiale. I fattori che influenzano la precisione finale delle parti stampate FDM includono non solo la precisione dell'attrezzatura di stampaggio stessa, ma anche alcuni altri fattori come l'errore di taglio a strati, l'errore di restringimento del materiale, l'impostazione dei parametri del processo di stampaggio, ecc. Questi fattori sono spesso più difficili da controllare. Attualmente, la precisione dimensionale finale del prototipo che può essere ottenuta tramite il processo FDM è solo al livello di ±(0.1~0.2)mm/100mm.

(1) Errore causato dal sistema di stampaggio

Oltre alla verticalità delle guide degli assi X e Y dell'attrezzatura e alla verticalità dell'asse Z e del tavolo di lavoro, i fattori che influenzano la precisione di stampaggio del sistema di stampaggio includono la precisione di posizionamento del movimento e la precisione di posizionamento ripetuto dell'ugello. Il fattore principale che influenza la precisione di posizionamento ripetuto dell'ugello è la sua modalità di azionamento di scansione. La scansione della testa di stampaggio FDM è azionata da un servomotore CA tramite una vite a sfere di precisione e guidata da una guida lineare a sfere di precisione. La sua precisione di posizione dipende dalla precisione dell'encoder nel servomotore (ovvero, il numero di impulsi generati per rivoluzione) e dal passo della vite a sfere che converte il moto rotatorio del motore in moto alternativo lineare[1]Con la moderna tecnologia CNC e la tecnologia di trasmissione di precisione, la precisione del posizionamento del movimento dell'ugello può essere controllata entro +20um e la ripetibilità dell'ugello può essere controllata entro +10μm[2,3].

(2) Errori causati dal taglio a strati

La maggior parte dei sistemi di prototipazione rapida, tra cui FDM, utilizza il formato file STL (Stereo Lithography interface Specification) standard del modello CAD solido sviluppato da 3D Systems negli Stati Uniti nel 1989 per definire le parti stampate. Utilizza piccole unità di piano triangolari per discretizzare e approssimare la superficie del solido tridimensionale e ottiene una serie di piccole informazioni di dati triangolari che approssimano il solido tridimensionale originale. Quando si utilizzano sfaccettature triangolari per approssimare la superficie tridimensionale dello spazio, si verificheranno errori di dimensioni, forma e superficie. Aumentare il numero di sfaccettature può ridurre questi errori, ma non può eliminarli completamente e causerà un file STL ingombrante e un aumento del tempo di elaborazione[4].

Le parti stampate con il processo FDM sono costituite da strati di fili di un certo spessore, incollati e impilati uno ad uno.

Come il processo LOM, produrrà inevitabilmente un effetto "gradino", rendendo la superficie della parte solo un'approssimazione a gradini della superficie del modello CAD originale. L'esistenza di questo errore riduce significativamente la precisione della parte. In linea di principio, la riduzione dello spessore dello strato può ridurre questo errore, ma la riduzione dello spessore dello strato aumenterà inevitabilmente il tempo di stampaggio della parte e ridurrà l'efficienza produttiva. Inoltre, lo spessore di lavorazione specifico di ogni strato sarà limitato dal diametro della filiera. Lo spessore dello strato attualmente utilizzato nel processo FDM è generalmente 0.2~0.3 mm.

(3) Errori causati dalla filatura

Il profilo trasversale ottenuto dopo la stratificazione ha una linea di contorno di larghezza zero. Nel processo di lavorazione effettivo, il filo fuso espulso dall'ugello ha una certa larghezza. Se la linea di contorno ideale della sezione trasversale stratificata viene riempita, l'entità finale avrà una metà in più della larghezza trasversale del filo estruso. Sebbene questo errore possa essere eliminato dalla compensazione del raggio nel software di controllo del processo. Tuttavia, la larghezza trasversale del filo estruso cambierà con le modifiche di fattori come la velocità di estrusione e la velocità di riempimento durante il processo di lavorazione. La compensazione con un valore di raggio fisso causerà sicuramente errori. Inoltre, a causa di problemi di risposta alla velocità quando l'ugello viene acceso e spento, il filo fuso espulso si accumulerà sul prototipo per formare noduli o vuoti. Tutti questi causeranno problemi di qualità superficiale del prototipo.

(4) Errori causati dal restringimento del materiale

Durante lo stampaggio LOM, il filo espulso si restringerà quando passerà dallo stato fuso a quello solido, rendendo le dimensioni effettive della parte stampata diverse da quelle progettate. È necessario compensare la linea di contorno ideale nella fase di pianificazione del processo. Le proprietà fisiche del materiale stesso, la forma e le dimensioni delle parti, l'impostazione dei parametri di processo come temperatura e velocità di riempimento durante il processo di stampaggio e la durata del tempo di stampaggio per ogni strato influiscono tutti sul restringimento del materiale di stampaggio. Pertanto, quando si compensa la linea di contorno ideale, è necessario determinarla in base all'influenza combinata di questi fattori.

(5) L'influenza delle impostazioni dei parametri del processo FDM sulla precisione dello stampaggio

Durante il processo di stampaggio FDM, la precisione dell'attrezzatura stessa, come la precisione della guida della vite, non può essere regolata dall'utente, ma alcuni parametri di processo possono essere controllati e regolati dall'utente. Per diverse attrezzature, l'impostazione della combinazione dei suoi parametri di processo deve essere accumulata attraverso l'esperienza per trovare le regole.

Zou Guolin della Dalian University of Technology ha ottenuto la relazione tra i parametri di elaborazione e la qualità del prototipo attraverso la progettazione sperimentale ortogonale, ha ottimizzato i parametri di processo e ha formato un set completo di procedure di processo di stampaggio FDM basate su impostazioni di ottimizzazione dei parametri basate sui risultati di ottimizzazione[5]Per un dato sistema di stampaggio FDM, l'impostazione di ottimizzazione dei parametri di processo migliorerà notevolmente la qualità delle parti prototipo senza comportare costi aggiuntivi.

Stampa 3D FDM

Stampa 3D - FDM

Produzione rapida di utensili basata sul prototipo FDM

La modellazione a deposizione fusa (processo FDM) è un processo di prototipazione rapida ampiamente utilizzato dopo la polimerizzazione selettiva della resina fotosensibile al laser (processo SLA). I ​​materiali che possono essere utilizzati nel processo FDM sono molto ampi e attualmente vengono spesso utilizzati cera, nylon, plastica, ecc.; il tasso di utilizzo dei materiali nel processo di stampaggio FDM è molto elevato, a differenza del processo LOM, che richiede la separazione dei materiali di scarto e dei prototipi, quindi il processo FDM ha il vantaggio di bassi costi operativi. Se il processo FDM, ampiamente utilizzato in Cina, può essere applicato a produzione rapida di utensili, porterà senza dubbio grandi benefici economici. Lo scopo principale di questa sezione è trovare un modo per utilizzare i prototipi FDM, fare riferimento alla ricerca sull'applicazione dei prototipi LOM nella produzione rapida di utensili nel capitolo precedente e trovare un modo per applicare FDM alla produzione rapida di utensili.

1. Applicazione della tecnologia FDM nella produzione rapida di utensili

Come altre tecnologie di prototipazione rapida, l'applicazione di FDM nella produzione rapida di utensili ha ricevuto ampia attenzione. La tecnologia FDM è solitamente applicata nella produzione rapida di utensili nei seguenti modi:

(1) Metodo di fusione di precisione

La cera, il nylon, la plastica e altri prototipi lavorati con la tecnologia FDM vengono utilizzati come stampi in gesso, stampi in ceramica, stampi in sabbia e altre fusioni; la cavità dello stampo viene poi ottenuta tramite microfusione.

(2) Fabbricazione diretta di parti metalliche

Si sta studiando l'aggiunta di adesivi polimerici a polveri di ceramica o metallo (acciaio inossidabile, ottone, alluminio, ferro, ecc.) e poi la combustione del polimero ad alta temperatura dopo lo stampaggio con tecnologia FDM per ottenere parti metalliche. Questo metodo può produrre direttamente cavità di stampi metallici.

(3) Metodo di fusione di gomma siliconica o resina

Inserire il prototipo FDM nel telaio dello stampo e versare gomma siliconica liquida o resina liquida mescolata con altri materiali. Dopo che si è solidificato, può essere separato dal prototipo per ottenere uno stampo a iniezione adatto a piccoli lotti.

(4) Metodo di spruzzatura del metallo

Utilizzando il prototipo FDM come stampo di base, spruzzare metallo o lega a basso punto di fusione sulla superficie dello stampo per formare un sottile guscio metallico, quindi riempire con materiali compositi per realizzare rapidamente uno stampo.

(5) Metodo di elettroformatura

Dopo aver condotto la superficie del prototipo FDM, il rame può essere elettroformato fino a un certo spessore e poi utilizzato come elettrodo per EDM: anche il nichel e le sue leghe possono essere elettroformati direttamente sulla superficie del prototipo FDM e utilizzati direttamente come cavità dello stampo dopo l'utilizzo.

2.Selezione del percorso di prototipazione rapida

In combinazione con uno studio relativo, il metodo di elettrodeposizione con elevata accuratezza di replicazione dovrebbe essere utilizzato per produrre elettrodi EDM o cavità di stampo per evitare il restringimento termico e condizioni operative complesse nei metodi di lavorazione termica. Poiché il processo di stampaggio FDM utilizzato nel progetto consiste nell'eseguire lo stampaggio a centrifuga su ABS, il prototipo ABS risultante ha buone prestazioni di placcatura chimica[6], a differenza del prototipo LOM, che richiede un trattamento di sigillatura o un ri-stampaggio in resina, può evitare la riduzione della precisione dimensionale causata da questi processi. Pertanto, la combinazione di processi di prototipazione rapida FDM e di elettrodeposizione può ottenere una produzione rapida e precisa di elettrodi EDM o cavità di stampo. La produzione rapida di elettrodi EDM o cavità di stampo basati su prototipi FDM può essere ottenuta tramite i seguenti due percorsi di processo rapidi:

(1) Produzione rapida di elettrodi EDM

FDM (parte negativa) -> post-elaborazione -> placcatura chimica del rame -> elettroformatura del rame – >sabbiatura irruvidimento -> spruzzatura ad arco del supporto in rame -> separazione del guscio in rame e del prototipo – >elettrodo in rame EDM (positivo)

(2) Produzione rapida di cavità di stampo

FDM (parte positiva) – post-elaborazione – placcatura chimica in lega nichel-fosforo – elettroformatura rinforzo con supporto in nichel – separazione prototipo – cavità stampo (negativa)

3. Produzione rapida di utensili basata sul prototipo FOM

(1) Conduttività del prototipo FDM

Prima che il prototipo FDM venga posizionato nello slot per l'elettroformatura del nichel, la superficie viene prima trattata conduttivamente mediante placcatura chimica. Il processo di trattamento conduttivo del prototipo FDM è leggermente diverso dal processo di trattamento conduttivo del prototipo LOM nel capitolo precedente e sono richiesti i seguenti passaggi:

① Sollievo dallo stress

Il filamento ABS espulso durante lo stampaggio FDM subisce un processo dalla fusione al raffreddamento e alla solidificazione. La variazione di volume causata dal tasso di espansione termica intrinseco del materiale provoca il restringimento; le molecole di resina ABS fusa si allungano nella direzione di riempimento. Nel successivo processo di raffreddamento, le molecole allungate tornano al loro stato originale e si restringono. Inoltre, il restringimento del filamento ABS è correlato alla direzione del movimento dell'ugello, alle dimensioni della sezione trasversale e alle specifiche specifiche del processo. Il restringimento tra strati e parti di dimensioni diverse nello stesso strato è diverso. Durante il processo di stampaggio verrà generato uno stress interno dovuto al restringimento e un po' di stress interno rimarrà comunque dopo lo stampaggio.

Per rimuovere lo stress interno residuo delle parti stampate FDM, in modo da evitare la formazione di crepe nel rivestimento durante la successiva placcatura e altri fattori che influiscono sulla qualità del rivestimento, vengono utilizzate le seguenti specifiche di processo per il prototipo del materiale ABS:
Temperatura 65~75℃
Tempo 2 ore

② Sgrassaggio -> Irruvidimento -> Riduzione dopo l'irruvidimento -> Attivazione -> Riduzione dopo l'attivazione.

③ Placcatura chimica

I metodi comuni di placcatura chimica includono la placcatura chimica in rame e la placcatura chimica in nichel. Poiché dopo la placcatura chimica, la cavità dello stampo viene elettroformata in liquido di elettroformatura al nichel, devono essere considerati due punti. Primo, buona conduttività; secondo, buona qualità della superficie. Perché se l'elettroformatura ha uno stampo centrale complesso come un angolo incorporato, lo stampo centrale può essere rimosso solo tramite dissoluzione chimica. In questo modo, lo strato di placcatura chimica depositato sul prototipo rimane sullo strato di elettroformatura. Anche se viene utilizzata la sformatura meccanica, si è scoperto nella pratica che lo strato di placcatura chimica rimane sullo strato di elettroformatura dopo la sformatura. Pertanto, lo strato di placcatura chimica diventa effettivamente lo strato superficiale della cavità dello stampo. Deve raggiungere l'elevata durezza e resistenza alla corrosione che lo stampo dovrebbe avere.

La nichelatura chimica ha una buona resistenza alla corrosione, resistenza all'usura, elevata durezza e eccezionali proprietà di schermatura elettromagnetica[7]Pertanto, sebbene la conduttività dello strato di nichelatura chimica sia leggermente peggiore di quella della placcatura chimica in rame, dovrebbe essere selezionata anche come metodo di conduttività superficiale dei prototipi FDM.

La resistenza alla corrosione e all'usura dei rivestimenti in lega Ni-P placcati chimicamente aumentano con l'aumento del contenuto di P. Pertanto, quando si seleziona la soluzione di placcatura chimica determinata dopo il test del processo di placcatura chimica al nichel nel Capitolo 3, il contenuto dell'agente riducente ipofosfito di sodio viene aumentato per ottenere un rivestimento in lega Ni-P con resistenza alla corrosione, resistenza all'usura, elevata durezza e bassa sollecitazione interna[8]Le specifiche specifiche del processo sono le seguenti:

Ni(NH2SO3)2·E2o40 g/l
Bene2Po2· H2o12 g/l
Na3C6H5O7· H2O30 g/l
valore del ph 7 ~ 8
Temp 50 ~ 55 ℃

(2) Nichel elettroformato

Dopo il completamento del rivestimento conduttivo, la cavità dello stampo deve essere elettroformata immediatamente sulla sua superficie. Tuttavia, a causa delle sue proprietà meccaniche, lo strato elettroformato in rame non può essere utilizzato come materiale per la cavità dello stampo. Lo strato elettroformato in nichel ha una durezza e una resistenza meccanica maggiori e una maggiore durata. Inoltre, il nichel elettroformato ha una buona resistenza alla corrosione e ha una forte resistenza alla corrosione delle sostanze corrosive decomposte durante il processo di stampaggio a iniezione. Pertanto, può essere utilizzato per elettroformare la cavità dello stampo di stampaggio a iniezione[9].

I potenziali di precipitazione di nichel e cobalto in una singola soluzione salina sono molto vicini e si può ottenere la co-deposizione. Quando il contenuto di cobalto nel rivestimento è inferiore al 40%, il rivestimento ha una buona resistenza alla corrosione, elevata durezza e buona durata. Pertanto, il rivestimento è ampiamente utilizzato come materiale per stampi elettroformati[10]. Se una certa quantità di cobalto metallico viene aggiunta al nichel metallico per creare una lega Ni-Co, la durezza e la resistenza all'usura possono essere aumentate. Tuttavia, l'introduzione di cobalto metallico aumenterà lo stress interno del rivestimento della lega e deteriorerà le proprietà meccaniche del materiale.

Inoltre, il prezzo del metallo cobalto è elevato, il che aumenterà senza dubbio il costo di produzione. Se si realizza una lega a gradiente depositando un rivestimento di lega spesso tramite elettrodeposizione, ovvero il contenuto di cobalto nel rivestimento di lega N-Co diminuisce (o aumenta) all'aumentare dello spessore dello strato depositato, è possibile aumentare (o diminuire) la durezza dello strato depositato iniziale (o dello strato più esterno), mentre lo stress interno dell'intero strato depositato non cambia molto. Se è richiesto un deposito molto spesso, lo strato di nichel elettrodeposto può essere ispessito. In questo modo, le proprietà meccaniche del materiale elettrodeposto vengono migliorate e il costo viene ridotto[11].

A causa dell'elevato costo della galvanica della lega Ni-Co, della complessa composizione della soluzione di placcatura e della difficoltà di funzionamento e manutenzione, questo esperimento utilizza una soluzione di galvanica di nichel di tipo Watt stabile e a basso costo per galvanizzare la cavità dello stampo. Secondo i risultati del test nel Capitolo 2, quando si elettroforma a impulsi il nichel, la frequenza è di circa 1000, il ciclo di lavoro è compreso tra 3/10 e 5/10 e viene selezionata una densità di corrente inferiore per ottenere una migliore densità dello strato di elettroformatura. Tuttavia, considerando che se la densità di corrente è troppo piccola, aumenterà notevolmente il tempo e il costo dell'elettroformatura, il test adotta un metodo passo dopo passo per aumentare la densità di corrente e aumenta gradualmente da una densità di corrente inferiore al valore specificato, il che può anche ottenere una buona qualità dello strato di fusione. Le specifiche di processo specifiche utilizzate nel test sono le seguenti:

Niso4· 7H2O250 g/l
NiCl2· 6H2O45 g/l
H3BO335 g/l
additiviModerato
PH3.5
Temp45 ℃
Rapporto di dovere3/10
Frequenza 1300HZ
Densità corrente5A
Distanza anodo-catodo1100mm
Movimento del catodook
Agitazione dell'ariaok

(3) Rinforzo di supporto

Interrompere l'elettroformatura quando lo spessore raggiunge circa 2 mm, rimuovere la parte elettroformata, pulirla e asciugarla e rinforzarla sul retro dello strato elettroformato. I metodi di supporto comuni includono la fusione di leghe a basso punto di fusione, resine epossidiche e spruzzatura ad arco. Tra questi, la fusione di leghe a basso punto di fusione è complessa e produrrà un grande stress termico; la resina epossidica ad alta resistenza può svolgere un certo ruolo di rinforzo e, grazie alle sue buone prestazioni di fusione, può penetrare in uno spazio piccolo e fornire un supporto uniforme e coerente[12]; il rivestimento ad arco può ottenere una resistenza di legame estremamente elevata tra gli strati elettroformati.

Considerando che gli stampi a iniezione sono spesso soggetti a variazioni di temperatura nell'uso effettivo, i coefficienti di dilatazione termica della resina epossidica e dello strato elettroformato sono piuttosto diversi, il che è facile che causi stress e deformazione. Pertanto, quando si seleziona il metodo di supporto, vengono combinati spruzzatura ad arco e colata di resina epossidica. Innanzitutto, uno strato di metallo viene spruzzato sul retro dello strato elettroformato, quindi resina epossidica viene versata sul retro dello strato spruzzato per ottenere uno strato di supporto con forte forza di legame e supporto uniforme.

Poiché lo strato di elettroformatura in nichel è relativamente liscio, deve essere irruvidito prima che possa formare un buon legame con lo strato di spruzzatura ad arco. L'uso del trattamento di irruvidimento con sabbiatura al corindone marrone 36# può ottenere un buon effetto di irruvidimento. La spruzzatura ad arco utilizza un rivestimento in pseudo lega Zn-A1 a basso costo e un buon processo di spruzzatura. Dopo la spruzzatura, la parte di elettroformatura e il prototipo possono essere separati mediante riscaldamento a bagno d'acqua utilizzando la differenza nel coefficiente di dilatazione termica tra il prototipo e il guscio metallico. Per i prototipi con morfologia complessa, è possibile utilizzare la dissoluzione chimica per la sformatura.

Dopo che il guscio metallico e il prototipo sono separati, vengono posizionati nel telaio dello stampo e la resina ad anello viene versata sul retro. Dopo che la resina ad anello è indurita, è possibile ottenere una cavità dello stampo a iniezione con elevata resistenza e durezza, buona resistenza all'usura e alla corrosione.

(4) Esempio

Il processo FDM viene utilizzato per formare un prototipo con una superficie complessa che è difficile da elaborare utilizzando metodi convenzionali. Dopo il flusso di processo di cui sopra, si ottiene infine una cavità dello stampo a iniezione con elevata precisione dimensionale, come mostrato nella Figura 6-2:

Conclusione

In questo capitolo si studia il processo di produzione rapida di cavità di uno stampo a iniezione basato su prototipi FDM e si individua un semplice percorso di processo: prototipo FDM, post-elaborazione, placcatura chimica in lega Ni-P, elettroformatura, nichelatura, sabbiatura, trattamento di irruvidimento, spruzzatura ad arco, pseudolega Zn-A1, colata di supporto in resina epossidica, separazione dal prototipo, cavità dello stampo.

Le caratteristiche di questo processo sono: utilizzando parametri di processo ottimizzati per elettroformare il nichel, è possibile ottenere uno strato di elettroformatura di nichel con elevata resistenza meccanica e durezza, buona resistenza all'usura e alla corrosione: combinando la spruzzatura ad arco e la colata di resina epossidica, si ottiene un supporto con forte legame e supporto uniforme.

Attraverso l'esempio dell'elettroformatura a stampo di un prototipo FDM con una superficie complessa, viene spiegato che la combinazione di nichelatura chimica, nichelatura elettroformatura a impulsi e tecnologia di stampaggio FDM può ottenere una produzione rapida ed economica di cavità di stampi a iniezione. Questo processo è particolarmente adatto per la produzione di stampi di piccole e medie dimensioni con superfici complesse.

Riferimenti:

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  • [2] Tao Mingyuan, Han Ming. Analisi della precisione di formatura LOM. Forging Machinery, 2000, (5): 12~13
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  • [4] Jack G.Zhou, Daniel Herscovici, Calvin C. Chen, Ottimizzazione parametrica del processo per migliorare la precisione delle parti di stereolitografia prototipate rapidamente. International journal of Machine Tools &Manufacture, 2000, Vo1.40:363~379
  • [5] Zou Guolin, Ricerca sulla precisione della modellazione a deposizione fusa e sulla tecnologia di produzione rapida di stampi (tesi di dottorato). Dalian: Dalian University of Technology, 2002.
  • [6] Qin Qixian, Guo Hetong, Liu Shulan, et al., Principi e tecnologia della galvanica (seconda edizione). Tianjin: Tianjin Science and Technology Press, 1993.304~
  • [7] Guo Huilin, Hu Xinguo, Su Guipin. Ricerca sul processo di placcatura chimica di leghe di nichel-fosforo a bassa temperatura. Journal of Northwest University (Natural Science Edition), 1996, 26(4): 307~310
  • [8] Feng Wanqi, Han Xiuwen, et al., Ricerca sul processo di elettroformatura dello stampo a iniezione per retroriflettore. Galvanotecnica e finitura, 2000, 22(5): 5~9
  • [9] Ren Honglie, Feng Liangwei. Tecnologia di fabbricazione di stampi in plastica. Guangzhou: South China University of Technology Press, 1989.317
  • [10] Zhou Xiangyang, Yang Jianhong, et al., Studio sul processo di elettrodeposizione di una lega Ni-Co brillante, Galvanotecnica e protezione ambientale, 2000, 20(3): 14~16
  • [11] Qin Qixian, Li Yaomin, et al., Studio sull'elettrodeposizione di una lega a gradiente Ni-Co, Galvanotecnica e Finitura, 1999, 21(5): 6~8
  • [12] Prasad KDVYarlagadda, Ismet P.Ilyas, Periklis Christodoulou.Sviluppo di utensili rapidi per la trafilatura di lamiere mediante processi di elettroformatura al nichel e stereolitografia. Journal of Materials Processing Technology,200l,111:286-294

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