添加剂技术采用短期折弯工具

在长期的冲压制动工作中，没有什么能比得上钢模具，但附加制造的工具可以使原型和短期工作受益

通过罗布·科尔曼
2019年6月18日
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金属增材制造(AM)虽然是一项有趣的技术，但通常远远超出了大多数金属制造企业的范围。该技术的应用更符合机加工车间的需求，其成本限制了其吸引力。

然而，由塑料或碳纤维复合材料制成的3d打印部件则是另一回事。对于短期压闸工具和周边装配项目的生产，AM已经找到了一个利基。

Wilson Tool International Inc.和Cincinnati Incorporated是这一领域的领先者，这两家公司采取了略微不同的方法，鼓励进一步采用3D打印技术，当有迫切需要时，这是一种快速廉价获取工具的方式。对于制造商来说，问题是他们如何看待他们的商店:他们是否有自己内部的知识来构建工具，或者他们只是对获得短期需求的廉价工具感兴趣?无论你属于哪个阵营，你都可以选择。

建筑部分内部

辛辛那提于2017年推出了小型增材制造(SAAM)。

“我们已经在3d打印工具的想法上工作了很多年，”马克沃森说，折弯产品专家在辛辛那提。“在测试过程中，我们发现，与具有相同几何形状的金属工具相比，打印工具表现得非常好。它还没有达到金属工具的标准，但它鼓励我们进一步研究。”

当时该公司正在使用更坚固的塑料，采取任何工具生产商都会采取的方法——一个比被弯曲的材料更硬更坚固的工具永远是最好的答案。

“但在某种程度上，我们决定看看我们可以从最弱的材料打印得到什么好处，”沃森说。“我们发现，对于空气弯曲钢，底线是你把材料压进一个空腔中，而不会在空腔中出现底部。物质本身是唯一在你内心深处抗拒你的东西。我们发现，在12号口径的低碳钢上，我们从来没有弄坏过这些塑料工具。那是使用聚乳酸(PLA)材料，本质上是爱好者的3D热塑性材料。它向我们证明，如果一个DIY的人有一台小型3D打印机，他就可以做到这一点。”

沃森强调，打印工具并不能生产出比金属工具更精确或更耐用的产品;这也不是唯一的方法，使一个工具不会标记的部分。

“好处是，如果你还没有你需要的工具，你可以很快进入市场，”他解释说。“如果它是一个几何图形，需要一些剖面图，传统的制造商将考虑需要多长时间来得到新的工具。或者他会考虑修改一个已经在商店里的工具，然后购买一个已经修改过的工具的替代品。打印工具允许您及时设计、打印和运行工具。最终，如果你有一个长期工作，你就会买一个金属工具。”

这里我们看到一个3d打印的折弯工具在行动。图片由辛辛那提提供。

SAAM中构建的工具在需要替换之前通常可以执行大约1000次执行。所以你可以制造大约250个零件如果这个零件有四个弯。

沃森说:“如果你只是运行这个数字，或者你希望在购买金属工具之前证明一个概念，这是很有用的。”

当团队正在证明其概念的机器设计打印工具在车间，他们发现3d打印部件可以解决其他压闸问题以及。

沃森说:“后挡指也是可以这样打印的。”“如果你对某个部件的测量非常尴尬，现在你可以打印出以前无法匹配的轮廓。通过匹配这个轮廓，你可能会拥有一个当你必须从另一边测量部分时无法拥有的容忍度。这不仅可以提高公差，还可以改变弯曲顺序，使您可以使用普通的工具，而不是更复杂的东西。”

沃森还提出了打印3D夹具的概念，该夹具可能有一个槽，可以将零件放入其中，以确保零件的准确性。

“通过使用3D夹具，我们不仅可以检查零件法兰的角度和长度，还可以测试内部半径是否正确，”沃森说。“如果你正致力于标准化的工作和零件，3D夹具可以检测到轮廓夹具无法检测到的地方。”

浅的部分也可能是耗时的测量适当。同样，有一个3D夹具，零件可以滑进，可以迅速提醒你的任何错误。

沃森热情地表示，3D打印机还可以做其他一些随时可用的东西，比如用来夹住非常小的零件的钳子，以更好地管理操作人员的安全。

沃森说:“把机器放在地板上，你就有了一个可以用于多种用途的工具。”“工具和量具是最明显的应用实例。”

沃森直言不讳地说这台机器适用于大多数商店。

添加剂插入在这里被使用，以帮助减少板材标记。图片由Wilson Tool提供。

他解释说:“如果你的店里还没有实体建模的能力，这台机器就不会对你有用。”“如果不熟悉实体造型，你就无法运行这些机器。理想的采用者会说，‘我可以设计这些东西，但我不能在我的店里生产。这才是说得通的时候。它让你能够快速创造并尝试内容。”

南共体和解放军本质上被设计成在一个理想的速度和温度下一起运行。较强的碳纤维尼龙(CarbonX)也非常适合SAAM机器的参数。该机器有一个可选的零件卸料机，可以将成品从基板上卸出，无需操作员在场。通过这种方式，两个可能需要11个小时构建的工具可以在一夜之间完成。这台机器速度不快，但与钢模要等上几周相比，它很快。

SAAM HT(“高温”)是本公司为希望使用热塑性塑料和复合材料制造更先进产品的客户提供的一种更先进的型号。该机器打印Ultem®，PEEK，聚碳酸酯和任何热塑性塑料高达500摄氏度。然而，这些材料的打印成本要高得多。

“我们展示的是一个16口径的部件，一个6英寸的。长长的部分加上轻松的直拳，”沃森说。“这是一个半英寸的底模。如果使用PLA，这种材料只需要20美元。因为冲床稍微复杂一些，打印需要6个小时，而模具需要5个小时，所以准备工作需要11个小时。如果你要用碳纤维，价格会贵上三到五倍。使用Ultem材料将花费你200美元左右，并且需要更长的时间。”

随需应变的工具

许多晶圆厂可能会考虑印刷工具的想法，但认为这超出了他们自己的核心能力。但是，一个短期的、迅速交付的、3d打印的工具可能仍然对他们有价值。这是Wilson Tool在2018年10月决定推出Wilson Tool Additive™产品线，即Bend3D™和Solv3D™时所采取的观点。

增材制造高级工程师Bryan Rogers表示:“我们已经在自己的工厂打印夹具、夹具和工装类工具有一段时间了，后来我们决定看看能否将这些服务扩展到客户。”威尔逊的工具。“我们花了很多时间来分析哪种材料最适合我们的需求，特别是在金属薄板成型方面，从而缩小了该技术的参数范围。我们研究了材料、树脂系统、熔融沉积建模(FDM)系统(生产工业热塑性部件的3D打印机)和金属粉末沉积系统，以寻找最适合我们想要在市场上做的事情。”

Wilson Tool目前使用的机器由两家公司制造，分别是加利福尼亚州的Carbon和马萨诸塞州的Markforged。Rogers认为Carbon 3D机器是他们的主要机器，在其上运行环氧树脂或硬质聚氨酯材料。当需要更大的刚度时，他们使用碳纤维增强材料，就会使用标记锻造机。

Rogers说:“我们首先会仔细查看一个应用程序，以确保它满足可加性构建工具的标准。“有时候，一个项目看起来非常适合，但如果它是一种硬化材料，如簧跳钢或半硬化不锈钢，这不是一个好的应用，因为它没有足够的强度，使应用的利润和安全。一旦我们确定了一个零件是一个很好的技术，我们看三件事情时，决定使用什么材料的工具工作。我们看正在成型的零件的材料厚度，形状有多大，弯曲半径是多少。如果客户是做一种V或提高珠我们的工具,我们需要一个尺寸比一般材料厚度的10倍,和我们想要的弯曲半径半径厚度的4倍,这取决于应用程序。”

为客户设计一个短期工具让Rogers的团队有机会测试和运行工具，以确保在交付之前工具是完全合适的。这可能意味着该工具要经过几次迭代。有时，由于工具材料的限制，设计更改是被鼓励的。