Przyrostowe formowanie arkuszy
Przyrostowe formowanie arkuszy (lub ISF , znane również jako formowanie jednopunktowe ) to technika formowania blachy , w której arkusz jest formowany w końcowy przedmiot obrabiany za pomocą serii małych przyrostowych odkształceń. Jednak badania wykazały, że można go stosować również do arkuszy polimerowych i kompozytowych. Zwykle arkusz jest formowany za pomocą narzędzia z okrągłą końcówką, typowo o średnicy od 5 do 20 mm. Narzędzie, które można przymocować do CNC maszyna, ramię robota lub podobne urządzenie wcina się w arkusz na około 1 mm i podąża za konturem żądanej części. Następnie wcina się dalej i rysuje następny kontur części w arkuszu i kontynuuje to, aż do uformowania pełnej części. ISF można podzielić na warianty w zależności od liczby punktów styku narzędzia z blachą i matrycą (jeśli występują). Termin jednopunktowe formowanie przyrostowe (SPIF) jest używany, gdy przeciwna strona arkusza jest podtrzymywana przez płytę czołową, a dwupunktowe formowanie przyrostowe (TPIF), gdy pełna lub częściowa matryca podpiera arkusz.
typy
Jednopunktowe formowanie przyrostowe (SPIF) i dwustronne formowanie przyrostowe (DSIF) to dwa warianty procesu IF. W procesie DSIF dwa narzędzia są używane do formowania arkusza po obu stronach, podczas gdy proces SPIF wykorzystuje tylko narzędzie po jednej stronie arkusza. Zatem element mający cechy po obu stronach arkusza, np. odwrócony stożek, może być skutecznie formowany w procesie DSIF.
Zalety w porównaniu z konwencjonalnym formowaniem blach
Ponieważ proces można całkowicie kontrolować za pomocą procesów CNC, nie jest wymagana żadna matryca, jak ma to miejsce w przypadku tradycyjnego formowania blachy . Wyeliminowanie matrycy w procesie produkcyjnym zmniejsza koszt jednostkowy i skraca czas realizacji w przypadku małych serii produkcyjnych, ponieważ wyeliminowana jest potrzeba wytwarzania matrycy. Jednak w przypadku dużych serii produkcyjnych czas i koszt wytworzenia matrycy jest pochłaniany przez wyższą prędkość na sztukę i niższy koszt na sztukę. Kilku autorów uznaje, że odkształcalność materiałów metalowych pod miejscowym odkształceniem narzuconym przez formowanie przyrostowe jest lepsza niż w przypadku konwencjonalnego głębokiego tłoczenia . Natomiast w przypadku procesu ISF następuje utrata dokładności.
Realizacja
Proces ISF jest generalnie realizowany poprzez zaciśnięcie arkusza w płaszczyźnie XY, która może swobodnie poruszać się wzdłuż osi Z. Narzędzie porusza się w płaszczyźnie XY i jest skoordynowane z ruchami w osi Z w celu utworzenia pożądanej części. Często wygodnie jest doposażyć frezarkę CNC w celu dostosowania procesu. Sferyczne, płaskodenne i paraboliczne profile narzędzi mogą być używane do uzyskiwania różnych wykończeń powierzchni i ograniczeń formowania.
Maszyna wykorzystuje kombinację formowania przez rozciąganie poprzez stopniowe przesuwanie arkusza w dół nad matrycą, przy użyciu narzędzia CNC opisanego powyżej. Mówi się, że zapewnia to bardziej równomierny rozkład grubości materiału. Proces ten dobrze nadaje się do jednorazowej produkcji, chociaż trudności w symulacji procesu oznaczają, że ścieżki narzędzia są złożone i czasochłonne do określenia.
Firma Ford Motor Company wprowadziła niedawno technologię Ford Freeform Fabrication Technology, dwupunktową technikę przyrostowego formowania arkuszy, która jest wdrażana w szybkim prototypowaniu części samochodowych. Przy użyciu tego procesu produkcyjnego z powodzeniem wytwarzano złożone kształty, takie jak ludzka twarz i implanty czaszkowe. Oczekuje się, że postępy w tej technologii zwiększą adopcję w najbliższej przyszłości przez innych producentów zależnych od blachy.
Aplikacje
Formowanie przyrostowe (IF) to najnowszy proces produkcyjny mający szeroki zakres zastosowań w następujących obszarach.
- Implant biomedyczny
- Samochód
- Lotnictwo
- Reaktor nuklearny
- Obrona
Lista parametrów procesu
Na mechanikę procesu ma wpływ wiele parametrów, m.in.:
- prędkość posuwu poprzecznego XY,
- prędkość posuwu pionowego Z lub skok,
- (opcjonalnie) obrót narzędzia,
- współczynnik tarcia,
- kształt narzędzia (promień),
- temperatura blachy,
Obecne badania
Badania są prowadzone na kilku uniwersytetach. Najczęstszym wdrożeniem jest wyposażenie tradycyjnej frezarki w narzędzie kuliste stosowane w procesie ISF. Kluczowe obszary badawcze to m.in
- Opracowanie narzędzi do toczenia w celu zmniejszenia tarcia.
- Zmniejsz pocienienie arkuszy po formowaniu
- Zwiększ dokładność, eliminując sprężynowanie
- Opracować nowe zastosowania, w szczególności rozszerzyć proces na nowe materiały (np. kompozyty) i zastosować ogrzewanie
- Popraw chropowatość powierzchni