GF加工方案CUT AM 500,革新金属3D打印基板的分离工艺,倒置分离

3D打印快讯
2020
08/12
18:36
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自3D打印技术诞生以来,3D打印零件与打印基板的分离至今困扰着业界。如图1所示,复杂形状的3D打印零件只有与基板分离后才有真正的使用价值。但是,基板的分离工艺并不像想象中的简单。要充分了解3D打印零件与其基板间的分离细节,我们需要简要地回顾分离工艺的发展史。
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最初,用带锯机,看上去非常简单。将基板夹持在角铁上,用垂直带锯切下3D打印件。然而,不难发现,这种简单的方法存在许多限制和缺点:

锯缝 - 锯切的宽度意味着在3D打印过程中,需要增加打印的层数,对于布满许多工件的大型基板,这意味着打印时间将显著增加。

锯切面精度 - 锯切面的质量和精度难以满足要求,通常为获得干净的表面,需要增加打印层数,也需要费力地进行后续加工,然后才能使工件在分离后,其底面满足质量要求。

易损的横截面 - 施加在工件上的锯切力大小不可忽略不计,锯切力可能损坏工件和导致其变形,特别是薄壁工件,如图2所示。
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特殊合金工件 – 想要高效率地锯切镍基高温合金和钛合金的3D打印件十分困难。

因此,由于锯切的诸多缺点,分离工艺很快演进到新型、当前迭代版本的基板切除工艺——线切割…

改用线切割工艺后,成功避免锯缝问题,但表面质量和横截面损伤等其它问题依然没有解决:

切割速度 - 与带锯切割速度相比,线切割速度堪称龟速。导致切割速度非常慢的原因之一是线切割工艺通常需要用高压冲液,对于许多3D打印件来说,可能损伤不均匀的横截面,事实上,如图3所示,常常成排地切割独立的工件。
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工件分离的冲击损伤 - 由于需要安装基板,其表面平行于垂直方向的电极丝,被切工件必须在水平方向。工件被切断时,工件落下时常常发生损伤,如图4。
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不仅落下的工件可能损伤,工件在切断前受到的弯矩也能在接近最终切断时造成表面变形。

机床成本 - 由于线切割的Z轴行程必须满足基板要求,通常必须使用大型线切割机床。然而,如今的线切割机床都配很多轴,分离3D打印零件与基板不需要使用其中的部分轴。这意味着对于选用线切割机床进行分离基板的公司,其所购买的机床的部分功能完全浪费。

如今,GF加工方案的 CUT AM 500闪亮登场!

作为电火花加工领域的全球领先者,GF加工方案发现了用于3D打印零件分离的原有技术存在的不足,决定开发一款全新、专用于分离3D打印件与基板的机床。开创性、已获专利的CUT AM 500横空出世,该机拥有以下优点:

*大型加工区:500x500x500mm
*小切缝:采用0.2mm直径的钼电极丝
*无切削力:采用专有的EDM/ECM切削工艺
*可重复使用的电极丝,运丝速度达20m/s
*无切割面污染
*高速切割
*无零件损伤:用水平电极丝和卧式切割工艺
*操作简单:采用Windows 10 HMI数控系统
*低运行成本:钼电极丝可循环利用
*可追溯的工件收集和标识:用于收集和支撑工件的零件收集篮
*可自动化:兼容System 3R夹具系统
*增加可工作时间:维护周期达600小时

现在,我们详细地介绍这些突出优点:

加工区域大

500mm立方形加工区,不仅轻松满足大型基板要求,也能满足高大工件的要求。

切缝小
采用0.2mm电极丝和高精度的基板找边定位,CUT AM 500用户可以最大限度地减少3D打印件的预留打印层。因此,能显著缩短打印时间。

无切削力
由于电极丝与工件之间无物理接触,线切割加工无工件损坏的风险,分离面不仅光滑,而且可与成形工件的进给轴准确找正。

无切割面污染
部分医疗器械和航空航天应用不允许切割面存在铜或锌污染,纯铜和镀锌电极丝常常存在该污染。CUT AM 500采用钼电极丝,有效避免该污染。

高速切割
CUT AM 500的线切割速度明显优于传统线切割技术,部分情况下,接近带锯的切割速度。达到如此高的切割速度是由于使用了多种先进技术:

高电极丝速度,即电极丝每秒运行20米,切割时电极丝和工件是浸入工作液中的,如图5所示,甚至可以同时切割多个工件。在这样高的速度下,5000米丝轴无法持续使用较长的时间;然而CUT AM 500将电极丝缠绕在另一个丝轴中,然后再反向将电极丝缠绕回原丝轴上,重复使用电极丝。在两个丝轴间来回重复使用电极丝显著降低耗材成本。

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加入专用添加剂增强的水基工作液成为去离子的水基工作液,可以提高“拖动效应”和线切割速度。

专有的脉冲电源是以IPG Sinker为基础,进行改进设计的脉冲电源,采用EDM/ECM相结合的线切割技术,显著提高线切割速度。该脉冲电源采用双极脉冲技术,几乎可彻底避免钛和其它敏感材质的化学侵蚀。

无零件损伤
结合使用水平电极丝,卧式工件分离技术和零件收集篮确保切割安全,不损伤零件,如图6所示。
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操作简单
在用户友好的HMI控制面板中,只需要输入简单的信息(参见图7),就能轻松完成分离任务的编程。
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低运行成本
CUT AM 500通常使用易于购买和可循环使用的5000米长的钼电极丝,并使用标准的电火花成形加工工作液过滤器。

可追溯的零件收集和标识

CUT AM 500含易于调整的零件收集篮,可轻松将其分为多个格位,在零件格位中保存切割后的零件,零件保持其原始位置不变,因此易于进行后续加工和将零件序列化。

可自动化
CUT AM 500托盘接收器可兼容System 3R夹具系统,如图8所示,用机器人进行装件和卸件。
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减少停机时间
CUT AM 500按照600小时的维护周期进行设计。每600小时需要执行以下维护:
  • 更换电极丝
  • 更换工作液
  • 更换工作液过滤器
  • 更换进线电源的接点
  • 设计合理的600小时维护周期确保生产不间断,增加工作时间。

CUT AM 500的操作
我们已了解了这款全新的开创性机床的基本特点,现在我们看看这款机床如何进行工作!

第一步将基板/零件一起装入图9的零件隔架上。机床门打开,图中机床的托盘接收器在装件位置,如图10所示。(注意:基板也可以直接装入到机床的工作台上,无需夹头。此外,该机设计为可打开的顶盖,因此可用高架起重机将重型金属打印零件/重型基板吊入机床内。)
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然后,将基板装入托盘接收器中,如图11所示。之后,将零件收集篮安装在零件上方并安装在托盘接收器上,如图12所示。当零件收集篮固定在托盘接收器上后,CUT AM 500的B轴立即开始转动,使零件位于如图13所示的倒立位置。(此处为看到内部情况已拆下收集篮)
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现在,B轴完全转到180度位置,如图14所示。(注意,为看到内部情况,已拆下收集篮)
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工作液槽门关闭,向工作液槽中加入工作液。Z轴带动水平电极丝运动到刚好低于基板表面的位置,电极丝驱动启动,在Y轴伺服控制下进行线切割。线切割的状况如图15所示。(注意,收集筐的设计可使切断分离期间,与电极丝无干涉。)

当将零件切掉时,零件无损伤地落在收集篮中,如图16所示。完成线切割时,抽出工作液槽中的工作液,工作液槽门打开,运出收集筐。Y轴将电极丝运动到其原位,然后B轴开始转动,返回其原位,如图17所示,这时可以拆下基板进行更换以便下次加工。
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主题: 金属3D打印零件分离方案
时间: 2020/8/21 14:00-15:00
直播讲师: 李智 GF加工方案销售经理
直播合作:南极熊


产品特点:
金属增材制造是一种复杂工艺,完美的成品并不能仅仅依靠打印这一工艺环节,而是将材料、设计、打印、及后处理融合后得到的结果,只有正确的组合及优化这些工艺才能获得优质、可重复的增材部件。而打印完成后的零件分离质量,是业内长期被忽视的一个问题。基于此,GF(GeorgFischer,简称GF,标识为+GF+,中文名为乔治费歇尔,瑞士著名的工业巨头,创立于1802年)提出独特的零件分离方案,在保持基准精度及质量的同时,确保工件的工艺完整性。


△GF零件分离方案三大亮点:快速的线切割技术、180°旋转轴和水平切割工艺、工具收集框

直播提纲:
从设计到成品的完整金属增材制造方案
创新的增材制造零件分离技术

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2020-8-14 20:31:27 | 显示全部楼层
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