Besoin d'un outil de presse plieuse personnalisé

Dans des circonstances normales, Olson aurait commandé un ensemble de poinçons et de matrices pour presse-plieuse sur mesure. Cela ne poserait pas de problème pour une grosse commande, mais celle-ci ne nécessitait que quelques centaines de pièces. Il ne pouvait vraiment pas justifier un outil personnalisé.

Ou pourrait-il? L’outil ne peut évidemment pas être usiné avec précision en acier à outils. Mais devait-il être en métal? S'agit-il d'une résine ou d'un thermoplastique? Après tout, les outils de presses plieuses en uréthane sont utilisés depuis des années pour certaines applications critiques en surface. Pourquoi un outil de frein personnalisé ne pourrait-il pas être imprimé?

Le potentiel du plastique

Quand un responsable d’atelier de fabrication voit une machine d’impression 3D imprimer une pièce en plastique, couche par couche, de nombreuses applications me viennent à l’esprit. Que diriez-vous d'un luminaire poka-yoke en montage? Un appareil pour tenir une pièce impaire à inspecter? Peut-être des doigts de gabarit spéciaux sur la presse-plieuse pour jauger des géométries difficiles?

Toutes ces applications nécessitent de la prévoyance, mais les composants imprimés ne sont pas soumis à un stress énorme. Pas si avec une presse plieuse, bien sûr. Et comme des sources l'ont souligné, développer un outil avec une technologie additive nécessite plus que la sélection d'un matériau et l'impression.

Une grande considération est de choisir la méthode d’impression. Une méthode courante comprend la fabrication de filaments fondus (FFF), un processus d’additif d’extrusion de matériau également connu sous les noms de marque de Fused Deposition Modeling (FDM de Stratasys) et d’autres. Dans ce processus, une tête d’impression dépose un matériau chauffé, tel qu’un thermoplastique, couche par couche.

D'autres méthodes relèvent de la catégorie appelée photopolymérisation en cuve. Dans ces processus, la lumière interagit avec un bassin de résine liquide et les zones exposées de résine sont converties en une partie solide. Des processus tels que l'appareil de stéréolithographie (SLA), le traitement de la lumière numérique (DLP) et la synthèse de la lumière numérique (DLS) abordent chacun le processus de manière différente, mais ils entrent tous dans cette catégorie.

Pendant des années, l'entreprise a utilisé la technologie d'impression 3D dans ses propres produits. Si vous voyez un composant en plastique sur un système de serrage Wilson récemment acheté, il est fort probable que ce composant provienne d’une imprimante 3D de l’usine Wilson. «Nous avons actuellement environ 25 numéros de pièces qui utilisent des processus additifs», a déclaré Rogers, «Nous avons encore 80 numéros de pièces qui devraient être traités dans des processus additifs dans un avenir proche.» Ces pièces ne produisent pas de volumes de production élevés. , et la conception de certains peut changer souvent. L'impression élimine tout simplement les coûts d'outillage d'usinage ou de moulage par injection plastique. "Et si nous devons modifier la conception, nous n’avons pas à nous préoccuper de l’outillage", a déclaré Rogers. "Tout ce qu'il faut, c'est une ECR [demande de changement technique], et nous sommes prêts à partir."

Avec ses imprimantes 3D internes, le service de recherche et développement de Wilson a longtemps expérimenté les gabarits, les montages et la tenue de travail. La plupart des événements de kaizen de la société se sont terminés par une demande de montage d’une sorte d’appareil en poka-yoke. Au fil des années, les ingénieurs ont mené des expériences, imprimant divers outils pour voir comment ils résisteraient sous la pression. Au cours des dernières années, les efforts de R & D ont commencé sérieusement et tous ces tests ont abouti au lancement de la division des additifs de la société en octobre 2018.

La division offre deux services: les outils de presse-plieuse imprimés et les composants de support imprimés. Si, par exemple, un fabricant a besoin d’un outil de frein imprimé ainsi que d’un composant de support en plastique, tel qu’un prototype, une fixation ou un moule pour un assemblage en tôle, il peut utiliser les services d’impression 3D de Wilson pour ces deux besoins.

Imprimer un outil de presse plieuse peut être beaucoup plus compliqué que d’imprimer une jauge go / no-go. «Nous avons essayé de nombreuses technologies et matériaux additifs différents», a déclaré Rogers, «pour déterminer ce qui fonctionnerait le mieux en termes de longévité, de stress et de qualité des pièces, dans diverses configurations. Et au fil du temps, nous avons réduit les choix. "

La société s'est retrouvée avec un processus à base de résine, DLS, ainsi qu'un processus d'extrusion, FDM. "Nous avons plus de technologies à venir en interne, mais ce sont les deux technologies additives que nous utiliserons pour imprimer des outils lors du lancement"

Rogers a ajouté que des outils personnalisés seraient disponibles pour l'acier au carbone et les diluants de calibre 14 au cintrage à l'air, avec des limites de tonnage équivalentes pour différents types de matériaux, en fonction de la résistance à la traction. Les outils seront capables de plier des longueurs de 12 po et moins.

Des composants métalliques et polymères sont également utilisés ensemble. Par exemple, la société a imprimé des sections d’outils personnalisées avec des empreintes complexes conçues pour former plus d’une douzaine de supports minuscules en un seul passage, et les a montées sur des bases en acier pour outils.

Comme Rogers l'a décrit dans un autre exemple, «Si nous avons, par exemple, un perforateur à col de cygne que nous devons créer pour une application à faible marquage [matériau sensible à la surface], nous pouvons avoir l'outil de travail comme matériau polymère. mais le corps du col de cygne serait en acier. "

Les tests de cycle de vie de la société ont été au cœur de tout cela. Rogers et son équipe ont analysé l'usure des outils jusqu'à 1 000 cycles de pliage, en examinant attentivement les différences de qualité des pièces et de caractéristiques d'usure des outils entre le premier et le dernier pliage.

Alors, comment portent ces outils imprimés? Il s’avère qu’ils s’usent de la même manière que les outils conventionnels rectifiés avec précision dans une situation de flexion à l’air. Les trois points de contact, y compris les rayons d'épaule de la matrice et le bout du poinçon, vont s'user en premier. «Et lors de la pose et de la frappe, l'usure se produit lorsque le matériau glisse [pendant le cycle de pliage]», a déclaré Rogers.

Ce que l’entreprise peut construire dépend du tonnage de l’application en ce qui concerne le point d’élasticité et la résistance à la traction d’un outil imprimé. Leur identification pour un outil imprimé spécifique implique des tests et une analyse par éléments finis.

Une analyse est particulièrement importante lorsqu’on s’attaque à des géométries de courbure inhabituelles, ce qui, bien entendu, est une excellente raison de commander un outil de frein personnalisé. Cela inclut les outils multi-plis, tels que les outils de décalage et les canaux de chapeau, qui permettent de plier plusieurs plis au cours d'un seul trait.

«Si nous formons une boîte à cinq côtés en une seule frappe, si vous utilisez l’impression FDM, la force de l’outil sera plus faible dans un sens», a déclaré Rogers. «Nous devons donc nous assurer d’utiliser le bon matériel afin de pouvoir compenser ces facteurs. Ou nous pourrions passer à un procédé d’impression sur résine [DLS], ce qui tend à nous permettre de mieux lier les couches. ”

Bien entendu, un outil imprimé en 3D ne convient pas à toutes les applications. «Si nous fabriquons de l'acier à outils, nous pouvons évidemment le fabriquer pour répondre aux besoins d'un large éventail d'applications», a déclaré Rogers. "Mais lorsqu'il s'agit d'un outil imprimé, nous devons être un peu plus sélectifs dans ce que nous faisons."

«Il faut pouvoir utiliser un outil standard et le concevoir différemment, non seulement pour réduire les délais d'exécution», a déclaré Beaupre, mais aussi pour rechercher des moyens de créer la version de nouvelle génération de l'outil. ”

Rogers ajoute que les outils imprimés ne sont pas nécessairement destinés aux opérations nécessitant de produire des pièces avec des tolérances plus strictes que +/- 0,010 po. Cependant, les outils imprimés peuvent répondre aux besoins de la plupart des fabricants de précision qui doivent se plier dans un rayon de +/- 0,015 po.

Rogers ajoute que le gros avantage vient dans les délais d'exécution, et qu'ici l'impression 3D pourrait résoudre un problème omniprésent chez les fabricants de produits sur mesure. Une demande de devis implique plusieurs virages qui - il n’ya pas de contournement - nécessitent un outil spécial. Le magasin pourrait obtenir le travail, mais l’outil ne sera pas disponible avant 6 à 12 semaines, selon le fournisseur. Donc, pour le fabricant, c’est probablement une situation de non-devis. Alternativement, un magasin pourrait exécuter le travail avec un outil imprimé en quelques jours. Quand et si le travail se développe dans quelque chose de plus, le magasin peut commander un outil personnalisé produit de manière conventionnelle.

«Nous fabriquons déjà des outils d’impression pour certains fabricants, et les travaux qui semblent les plus judicieux concernent de petites séries, telles que 100 ou 250 pièces», a déclaré Rogers. "L'outil imprimé leur permet de commencer à exécuter le travail dans quelques jours."

Additif et convergence de la tôle

Cincinnati Incorporated est un acteur actif de la technologie AM depuis un certain temps, non pas avec les technologies d’additif pour métaux mais avec ses imprimantes à extrusion telles que BAAM, le système de fabrication additive Big Area. Jetez un coup d’œil à BAAM de loin et jurez que c’est une table de découpe au laser, équipée d’un portique et d’un soufflet. Rapprochez-vous et vous verrez le portique déplacer une tête d’impression 3D, déposant du thermoplastique pour construire des pièces massives, couche par couche.

Mais même avant le lancement de l'initiative BAAM, les ingénieurs de la société avaient l'œil sur quelque chose de beaucoup plus petit.

«Nous avons commencé avec les outils imprimés [presse plieuse] avant même d'avoir la grande imprimante», a déclaré Mark Watson, spécialiste des produits marketing chez Cincinnati Inc. «Nous n'étions même pas encore dans le secteur de l'impression 3D lorsque j'ai commencé à tester 3 -D Outils imprimés. Les grandes questions étaient les suivantes: quel type de durabilité pouvions-nous obtenir d'un outil imprimé 3D, et quel type de précision pouvions-nous obtenir? Comment cela se comparerait-il avec des outils en acier? Nous avions des outils imprimés en 3D qui correspondaient à la géométrie des outils en acier fonctionnant côte à côte dans une presse plieuse. Et nous avons fait une analyse statistique des pièces finies. "

«Nous avons été vraiment impressionnés», a déclaré Watson. «Nous avons obtenu des courbures d’un tiers de degré avec l’outil en acier, et nous n’avions qu’un demi-degré ou moins avec l’outil imprimé.»

Toutefois, lorsque la société a lancé sa propre imprimante grand format, le concept d’impression d’outil de freinage a été mis en attente. Par rapport aux imprimantes 3D plus petites, le système BAAM a déposé une perle relativement épaisse. La géométrie de ce cordon était essentielle au succès de la machine dans la fabrication de grandes pièces, mais elle n’était pas adaptée à l’impression d’un outil de presse-plieuse.