3D baskı ile kalıp ve fikstür üretimi.

Üretim takımlarında neden 3D baskı?

Kalıp, model, fikstür ve aparatlar çoğu zaman tekil veya az adetli, ölçüsü büyük ve ürün değiştikçe revize edilen parçalardır. Talaşlı imalat veya el işçiliğiyle üretildiklerinde uzun hazırlık süresi ve yüksek işçilik gerektirirler. Büyük format 3D baskı, takımı doğrudan dijital modelden üretir:

• Tasarım değişikliği, dijital dosyanın güncellenip yeni bir baskı alınmasıyla uygulanır.
• İç doluluk ve cidar kalınlığı yönetilerek takımın ağırlığı azaltılır; operatör ergonomisi iyileşir.
• Aynı takımın yedeği, fiziksel stok yerine dijital arşivden yeniden basılabilir.
• 2 metreye varan takımlar tek gövde üretildiğinde birleşim kaynaklı sapma ve işçilik ortadan kalkar.

Takım yüksek adetli ve uzun ömürlü bir seri üretim için tasarlanıyorsa metal takımlar genellikle daha doğru seçimdir. 3D baskı en çok prototip ve ön seri aşamasında, düşük ve orta adetli üretimde ve sık değişen ürün gamlarında fayda sağlar.

Termoform ve vakum şekillendirme kalıpları

Vakumla şekillendirmede plastik levha ısıtılır ve kalıp üzerine çekilir. 3D baskı kalıplarda vakum delikleri ve kanalları tasarım aşamasında modele eklenebilir. Kalıp malzemesinin, ısıtılmış levhayla temas ettiği sıcaklıkta formunu koruması gerekir; bu nedenle düşük ısı dayanımlı malzemeler yerine adet ve sıcaklığa göre ABS, ASA, PC veya daha yüksek sıcaklık polimerleri tercih edilir. Kalıp yüzeyi levhaya doğrudan aktarıldığından, yüzey gereksinimi yüksekse katman izleri zımpara veya kaplamayla giderilir.

Döküm modelleri ve master modeller

Kum döküm modelleri, maça sandığı parçaları, silikon kalıp için master modeller ve hassas döküm modelleri 3D baskı ile üretilebilir. Kum döküm modelinin; kum sıkıştırma kuvvetlerine ve aşınmaya dayanması, ayırıcı ve bağlayıcı kimyasallardan etkilenmemesi gerekir. Tasarımda döküm çekme payı ve kalıptan çıkma açıları modele eklenmeli; model yüzeyi, kalıptan temiz ayrılmayı sağlayacak şekilde işlenip kaplanmalıdır.

Kompozit laminasyon kalıpları

Gemi ve yat, havacılık ve otomotiv sektörlerinde kullanılan kompozit parçalar için büyük, tek gövde laminasyon kalıpları basılabilir. Kür sıcaklığı yükseldikçe kalıp malzemesinin ısı dayanımı da artmalıdır: oda sıcaklığında kürlenen reçinelerde mühendislik malzemeleri yeterli olabilirken, yüksek sıcaklıkta kürde PEI (ULTEM) veya PEEK gibi yüksek performanslı polimerler değerlendirilir. Vakum torbalama yapılacak kalıplarda yüzeyin sızdırmazlığı kaplama ile sağlanmalı, kalıp ile kompozit arasındaki ısıl genleşme farkı tasarımda dikkate alınmalıdır.

Fikstür, aparat ve mastarlar

Montaj fikstürleri, kaynak ve yapıştırma aparatları, kontrol ve ölçüm (CMM) fikstürleri, geçer–geçmez mastarlar, robot tutucuları ve makine koruyucuları üretim hattında en sık basılan takımlardır. Parçanın formuna birebir uyan temas yüzeyleri, hafiflik ve hızlı revizyon başlıca avantajlardır. Rijitlik gereken fikstürlerde elyaf katkılı malzemeler (ör. PA-CF), ısıya maruz kalan kaynak aparatlarında ise sıcaklık dayanımı yüksek polimerler tercih edilmelidir.

Takım tasarımında dikkat edilecek kurallar

• Cidar ve doluluk: Yük alan bölgelerde cidar kalınlaştırılır, diğer bölgelerde iç doluluk düşük tutularak ağırlık ve baskı süresi azaltılır.
• Metal ara elemanlar: Sık sökülen bağlantılar için ısıyla gömülen dişli insertler, burçlar ve pimler kullanılır.
• Referans yüzeyleri: Hassas ölçü gerektiren yüzeylere işleme payı bırakılır ve talaşlı işlemle tamamlanır.
• Baskı yönü: Yükün yönü ve yüzey kalitesi beklentisi birlikte değerlendirilerek seçilir; katmanlar arası dayanım katman içi dayanımdan düşüktür.
• Büyük takımlar: Çalışma hacmine sığan takımlar tek gövde basılır; daha büyükleri hizalama pimleri ve bağlantı elemanlarıyla bölünerek tasarlanır.

Takım türüne göre malzeme seçimi

Malzemelerin genel özellikleri için 3D baskı malzemeleri rehberine bakabilirsiniz.

BPT 2010 ile takım üretimi

Baskı hacmi

2000 × 1000 × 1000 mm; 2 metreye varan takımlar tek gövde

Baskı hızı

1000 mm/s'ye kadar (boşta 2000 mm/s)

Malzemeler

PLA, ABS, ASA, PA, PC; PEEK, PEKK, PPS, PPSU, ULTEM / PEI

Elyaf katkılı

Karbon / cam elyaf katkılı malzemeler (ör. PA-CF), aşınmaya dayanıklı nozulla

Ekstrüder

Bağımsız çift ekstrüder; model ve destek ayrı kafalardan

Konum kontrolü

1 µm çözünürlük, kapalı çevrim geri besleme

Kalıp ve fikstür üretimi hakkında sık sorulan sorular

3D baskı ile üretilen bir kalıp ne kadar dayanır?

Ömür; malzemeye, çalışma sıcaklığına, basınca ve adede bağlıdır. Prototip ve düşük adetli üretimde 3D baskı kalıplar yaygın olarak kullanılır; beklenen adet için kalıbın ilk denemelerle doğrulanması önerilir.

Termoform kalıbında vakum delikleri nasıl oluşturulur?

Vakum delikleri ve kanalları tasarım aşamasında 3D modele eklenir; gerekirse baskıdan sonra delik açılarak tamamlanır.

Kum döküm modeli için hangi malzeme uygundur?

Boyutsal kararlılığı ve işlenebilirliği iyi olan PLA, ABS veya PC sık tercih edilir. Model yüzeyi, kalıptan ayrılmayı kolaylaştırmak için işlenip kaplanmalıdır.

3D baskı fikstürler metal fikstürlerin yerini tutar mı?

Montaj ve kontrol fikstürlerinin çoğunda yükler düşüktür; bu uygulamalarda hafif ve parçaya özel 3D baskı fikstürler yeterli dayanım sağlar. Yüksek yük veya aşınma bölgelerinde metal ara elemanlar ya da elyaf katkılı malzemeler kullanılır.

Büyük bir kalıbı bölmeden basabilir miyim?

BPT 2010'un baskı hacmi 2000 × 1000 × 1000 mm'dir; bu hacme sığan kalıplar tek gövde basılır. Daha büyük kalıplar hizalama elemanlarıyla bölünerek tasarlanabilir.