Applicazioni di Rapid Tooling e Rapid Manufactoring

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1 Applicazioni di Rapid Tooling e Rapid Manufactoring Il processo DirectTool della EOS per lo stampaggio plastica e la tecnica DirectPart per la costruzione diretta di parti funzionali in metallo

2 DirectTool con EOSINT M 250 Dal CAD direttamente alle parti stampate

3 LA VISIONE EOS-metallo Parti in metallo a forma netta costruite direttamente da dati matematici, non sono richieste catene di processi, attività di debinding oppure postprocessi in forno. Il processo risulta affidabile ed i risultati sono ripetibili. Flessibilità geometrica molto alta, ad esempio sono costruibili superfici a forma libera, sequenze di cavità anche con sottosquadra, canali di raffreddamento conformali e curvi sottofigura, movimenti obliqui rispetto ai punzoni anche con sedi elicoidali. Ampia libertà progettuale per gli utilizzatori. Operazioni completamente automatiche e non presidiate, alta produttività e bassi costi personale Compatibilità con tecnologie convenzionali, le parti possono essere lavorate sia per asportazione, inclusa erosione, che per riporto. Sono possibili saldature, trattamenti termici e rivestimenti

4 DMLS: inserti per stampi da usare durante lo sviluppo prodotto PRODOTTO qualsiasi settore: auto, elettrodomestici, elettronica... Richieste del mercato Richieste al progettista - Frequenti modifiche dello stampo con cicli di iterazione rapidi - Alta efficienza di stampaggio per garantire produttività e redditività - Alta complessità geometrica -Tempi di sviluppo sempre più corti -Costi di sviluppo sempre più bassi -Alta qualità serie finale DMLS application fields 4

5 Sinterizzazione diretta di metallo (DMLS) + 4 Polvere pura di metallo a base bronzo oppure acciaio 4 Sezioni inferiori a 0,05 mm 4 Lavorazione diretta, non sono richiesti post trattamenti in forno EOSINT M Laser CO2 ad alte prestazioni, 250 W - Scansione fascio ad alta velocità con sistema ottico di precisione - Grande volume di costruzione 250 mm x 250 mm x 185 mm - Concetto modulare: riscaldamento piattaforma, sistema di aggancio per componenti stampi normalizzati.. - Operazioni automatiche e non presidiate DMLS - Direct Tooling 5

6 SINTERIZZAZIONE DIRETTA DI METALLO (DMLS) PASSAGGIO DIRETTO DAL CAD ALLA PARTE GRAZIE AD UN PROCESSO AUTOMATICO A STRATI POSSIBILITA DI SOTTOSQUADRA COME CANALI DI RAFFREDDAMENTO CONFORMALI E SEDI ESTRATTORI ELICOIDALI MATERIALI: BRONZO OPPURE ACCIAIO APPLICAZIONI: INSERTI PER STAMPI INIEZIONE PLASTICA E PER PRESSOFUSIONE Inserto Inserto parte parte maschio maschio attacco attacco sci. sci. Si Si notino notino le le profonde profonde cavità cavità Costruito in 20 ore

7 Inserti sinterizzati compatibili con le tecniche convenzionali - Fresatura, tornitura, rettifica -Erosione tuffo e filo -Riporti e saldature -Lucidature anche ultrasuoni -Rivestimenti -Trattamenti termici DirectSteel 50 V1: proprietà meccaniche simili al C45 bonificato, ottima densità (>95%) ed omogeneità superficiale -Parti stampabili con parametri standard: - PEI (Ultem)+40%gf 370 C; 1370 bar -Luvoom 1 gf C; 1400 bar -PPS (Ryton)+40% gf 325 C; 830 bar From laser sintered inserts to injection moulding die 7

8 NUOVE POSSIBILITA CON Canali di raffreddamento curvi e conformali sotto figura Migliore efficienza di stampaggio, minore stress termico e maggiore vita dello stampo, raffreddamento controllato e preciso in aree critiche, integrazione in stampi fabbricati in modo convenzionale Risultati: parti fabbricate in modo più accurato e cicli di produzione più veloci DMLS

9 NUOVE POSSIBILITA CON Geometrie speciali costruite in poche ore. Esempio carrello con sede elicoidale a 35 rispetto alla superficie della figura. Sinterizzati sia la sede che l inserto DMLS

10 DMLS Accuraratezza Verifiche eseguite su una media di 33 parti Deviazioni in mm: Performed in Brite EuRam Project BE-2051 Dimension X1 X2 Y1 Y2 Z1 Z2 Z3 RAPTEC Average Part Nominal dimension (mm) 71,00 56,00 75,00 60,00 52,50 34,50 50,34 DirectMetal 50, unfinished 0,01-0,01 0,00-0,09-0,11-0,06 0,01 0,04 DirectMetal 50, infiltrated, unfinished 0,02-0,02-0,08-0,09-0,15-0,09-0,05 0,07 DirectMetal 50, polished, not infiltrated 0,01 0,04-0,08-0,17-0,07-0,10-0,24 0,11 DirectSteel 50, shot-peened 0,05-0,06 0,04-0,10 0,12 0,13-0,03 0,08 January 01 EOSINT M - Der direkte Weg 10

11 DMLS Accuratezza - Esempio Parte: geometria complessa che contiene dettagli fini e canali di raffreddamento conformali Dimensioni 200x195x66 mm Accuratezza controllate 8 dimensioni deviazioni < ± 0.1mm deviazione media assoluta 0.041mm Mould Insert for Tachograph Drawer Project performed by EOS for:

12 Produzione di serie via DirectTool Richiesta.produzione di 400 parti con tollerenze dimensionali molto strette (montaggio meccanico di un sistema ottico); costi contenuti. Soluzione:inserti stampo in Directmetal 50 EOSINT M

13 DirectTool: parti identiche alla serie consegnate in breve tempo Richiesta:parti identiche alla serie per verifica disegno; tempi di consegna ristretti Soluzione: DirectTool EOS. Parti in plastica consegnate in 16 giorni Project performed by: EOSINT M

14 Esempio risparmio tempi\costi con processo DMLS Sviluppo telefono cellulare Parte maschio stampo ottenuto in sinterizzazione in meno di 30 ore; composto di 9 inserti (inclusi canali di raffreddamento, carrelli e loro sedi) Parte matrice stampo ottenuta via erosione a tuffo per rispettare le esigenze di estetica possibilità di stampare diverse miglia di parti con un ciclo di modifica parte maschio molto rapido, in particolare se vengono sostituiti solo alcuni inserti (es. attacco batterie) Vista Vista inferiore inferiore parte parte stampata. stampata. Le Le modifiche modifiche degli degli agganci agganci possono possono essere essere ottenute ottenute in in poche poche ore ore

15 Esempio risparmio tempi\costi con processo DMLS Componente per autovettura (scatola devio) Materiale definitivo PA6.6+30%gf costampato su basetta in rame. Richieste stringenti sulle tolleranza delle sedi dei contatti (rifinite nelle matrici tramite EDM filo) realizzate 250 parti con tempo di ciclo inferiore alle due settimane Omp Microprecision Agrate Italy

16 Inserti per la pre-serie dell alloggiamento di Richieste: uno strumento di un abitacolo auto stampo prototipale per iniezione plastica assistita da gas Circa 1000 pezzi in ABS con requisiti di qualità simili alla serie da utilizzare in produzione Vincoli temporali del progetto molto stretti Soluzione: EosintM250+EDM filo Risultati: parti accettate dal cliente finale per montaggio iniziale di serie in attesa dello stampo definitivo

17 Produzione di Serie per Robert Richiesta:Parti da stampare con qualità di serie, matrici degli inserti con chiusure interne a pettine, materiale definitivo PA+gf Soluzione: DMLS con DirectSteel, 29 ore per inserto maschio e 43 ore per matrice cavità, finitura manuale Risultato: produzione di preserie per trapano modello GBH 4 DFE Bosch gmbh

18 Stampi Rapidi per Auto Richiesta: pre-serie del pedale dell acceleratore, richiesti 150 pezzi in POM e PA+30%gf da costruire con parametri standard Prodotti 8 inserti in 32 ore, Accuratezza media migliore di 0,04 mm, parametri iniezione per PA 265 C e 970 bar ; Pom 220 C, 970 bar Altri dati consultare il progetto Euram-Brite BE 2051 RAPTEC

19 DirectPart : alloggiamento per un Richiesta: parti funzionali in metallo, tolleranze dimensionali molto strette Soluzione: DirectPart, costruite direttamente in metallo con sistema EOS motore elettrico Project partner: International Management & Innovation GmbH

20 Prototipi in metallo via DirectPart esempio: voluta pompa Richiesta:prototipo di una voluta di una pompa in metallo per verifiche funzionali Soluzione:DirectPart costruita con EOSINT M 250 e polvere DirectMetal 50-V2 e susseguente trattamento di infiltrazione superficiale Risultati:verifiche funzionali per tre giorni a pressioni di 2-6 bar Nessuna perdita di portata misurabile da imputare a deformazioni dimensionali

21 Costruzione diretta di parti in Richiesta: prototipo in metallo di un ingranaggio funzionante per verifica reale durante un test di guida Soluzione. DirectPart con DMLS e DirectSteel 50 V1 Parte consegnata dopo un giorno metallo

22 Micro Shot-Peening con DirectMetal 50-V2 prima dopo 100 µm 200 µm DirectMetal TM 50-V2

23 DirectSteel 20-V1 (Case 1) Scopo:costruire direttamente inserti per stampi da utilizzare senza ulteriori attività di finissaggio quali la lucidatura Risultato: sistema EOSINT M con nuova polvere DirectSteel 20 (strati da 0.02 mm) Iniettate parti in PP senza estrattori EOSINT M Inserti di stampo di un alloggiamento meccanico Project partners: Volvo Car Corporation DeMontfort University

24 DirectSteel 20-V1 (Case 1) Dettagli: dimensioni: ciascun inserto Ø60 x 22 mm tempo di costruzione:16 hours finitura: shot peening< 1hr assemblaggio stampo: 8 ore Accuratezza 6 dimensioni verificate per ogni inserto max. deviazione mm deviazione media assoluta 0.032mm EOSINT M Injection moulding PP moulded part

25 DirectSteel 20-V1 (Case 2) Scopo:costruire direttamente inserti per stampi da utilizzare senza ulteriori attività di finissaggio quali la lucidatura Risultato: sistema EOSINT M con nuova polvere DirectSteel 20 (strati da 0.02 mm) Iniettate 110 parti in PA66\35GF Core and cavity for injection moulding a steering angle sensor housing for a car EOSINT M

26 DirectSteel 20-V1 (Case 2) Dettagli: dimensioni degli inserti core 73 x 67 x 11 mm cavità 73 x 67 x 19 mm macchina: EOSINT M 250 Xtended tempo di costruzione (core + cavity): 30 hours finitura (shot peening) < 30 mins accuratezza ±0.1 mm qualità superficiale Rz = 25 µm EOSINT M