Wie und warum Opferwerkzeuge verwendet werden

Obwohl herkömmliche Fertigungstechniken Grundformen mit einheitlichen Querschnitten effektiv herstellen können, stellt die Herstellung von Teilen mit hohlen Innenräumen oder komplexen Geometrien einzigartige Herausforderungen dar. Mit Opferwerkzeugen müssen Designer und Ingenieure jedoch keine Kompromisse bei Form oder Materialintegrität eingehen.

Bei Opferwerkzeugen wird eine Struktur in ein lösliches Material gedruckt, das dann verwendet wird, um komplexe Strukturen zu erzeugen. Diese Technik ermöglicht es Designern und Ingenieuren, auf einfache Weise komplexe oder hohle Strukturen – mit jeder Art von Hinterschneidung – mit glatten Innenflächen aus zahlreichen Materialien zu erstellen. Die Herstellung von Opferwerkzeugen erfolgt normalerweise über Fused Deposition Modeling (FDM), was eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit ermöglicht.

Wie Opferwerkzeuge funktionieren

Opferwerkzeuge beginnen mit einem zweiteiligen Design:einem Design des Werkzeugs und einem Design des endgültigen Teils. Natürlich sind diese beiden Designs im Wesentlichen Kehrseiten derselben Medaille; Das Opferwerkzeug ist dazu bestimmt, das Innere des endgültigen Teils zu füllen. Das Werkzeug sollte zuerst gebaut werden, mit Zulagen, um den Flüssigkeitsfluss zu fördern, sobald es an der Zeit ist, das Werkzeug aufzulösen.

Sobald das Werkzeug gebaut und das endgültige Teil darum herum angebracht ist, ist keine weitere Vorbereitung erforderlich, außer dem Schleifen, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern, und dem Auftragen von Harz, um eine gleichmäßige Auflösung des Werkzeugs zu fördern. Danach sollte das Teil vollständig in ein Entfernungsreinigungsmittel getaucht werden, das das Werkzeug auflöst und das endgültige Teil intakt lässt.

Vorteile und Einschränkungen von Opferwerkzeugen

Opferwerkzeuge werden oft von Designern und Ingenieuren bevorzugt, nicht nur, weil sie die Erstellung komplexer Strukturen mit einer beliebigen Anzahl von Materialien ermöglichen, sondern auch, weil sie eine kürzere Produktionszeit als viele andere Herstellungsmethoden garantieren. Außerdem führt dies zu einem Produkt ohne Klebenaht. Weitere Vorteile von Opferwerkzeugen sind:

• Bildet Hinterschneidungen ohne die Notwendigkeit komplexer Schieber im Werkzeug
• Hohe Hitze- und Druckbeständigkeit
• Beseitigt den Bedarf an zusätzlichen Werkzeugen
• Bietet die Möglichkeit, Designs schnell zu iterieren
• Eingeschränkte Handarbeit erforderlich
• Verkürzte Vorlaufzeit für geringe Mengen
• Design-to-Part-Zeit von Tagen statt Monaten
• Erhöhte Berücksichtigung von Produktkomplexität
• Verbesserte wirtschaftliche Nachhaltigkeit

Best-fit-Anwendungen für Opferwerkzeuge

Bestimmte Branchen und Anwendungen eignen sich besonders gut für Opferwerkzeuge, insbesondere solche, die komplexe Teile aus starken, hitzebeständigen Materialien erfordern, aber kein hohes Produktionsvolumen erfordern. Darüber hinaus sind Opferwerkzeuge ideal für die Herstellung von Produkten, die das Teil vollständig umschließen. Die FDM-Technologie wird am häufigsten verwendet, um komplexe Teile mit hohlen Innenräumen zu erstellen, wie z. B. komplexe Kanäle.

Die Luft- und Raumfahrt- und die Automobilindustrie sehen eine Reihe gängiger Anwendungsfälle für Opferwerkzeuge. Flugzeuge erfordern unglaublich starke, hochdetaillierte Teile, und Opferwerkzeuge helfen, diese beiden Ziele zu erreichen. Ebenso benötigt die Motorsportbranche komplexe, spezialisierte, starke und leichte Teile.

Wichtige Designüberlegungen für Opferwerkzeuge

Bei der Erwägung von Opferwerkzeugen sollten Konstrukteure und Ingenieure zwei Materialeigenschaften besonders beachten:den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Kombination aus Härtungstemperatur und -druck.

Abgesehen von den Eigenschaften des Materials müssen Designer und Ingenieure zwischen zwei Designstilen wählen:einem spärlichen Innenfüllmuster oder einem Schalenstil. Sparse-Stil wird am häufigsten verwendet und bietet in den meisten Fällen das optimale Gleichgewicht zwischen Bauzeit und Werkzeugstärke. Der Shell-Stil verbraucht jedoch weniger Baumaterial und ist besonders effektiv, wenn ein Umschlag-Verpackungsprozess verwendet wird.

Es ist auch wichtig, die optimale Ausrichtung zu wählen, wenn ein Teil mit Opferwerkzeugen hergestellt wird. Werkzeuge können in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung gebaut werden, aber die ausgewählte Ausrichtung wirkt sich auf die Baugeschwindigkeit, die Oberflächenqualität, die Anforderungen an das Stützmaterial und die Gesamtleistung aus. Die Endanwendung des Tools sollte während der Designphase sorgfältig geprüft werden, um die beste Build-Ausrichtung zu bestimmen.

Ein Partner für FDM-Opferwerkzeuge

Für Designer und Ingenieure, die komplexe Teile mit hohlen Innenräumen bauen möchten, bieten FDM-Opferwerkzeuge eine zuverlässige, einfache und kostengünstige Methode. Im Gegensatz zu herkömmlichen Werkzeugmethoden, die eine komplexe Montage oder teure, zerbrechliche Auswaschwerkzeuge erfordern, sind FDM-Opferwerkzeuge handlos, vielseitig und relativ einfach.

Bei Fast Radius sind wir bestrebt, unseren Kunden dabei zu helfen, hervorragende Produkte so effizient wie möglich zu bauen. Unsere Konstruktions- und Entwicklungsteams bestehen aus Experten, die in jeder Phase des Herstellungsprozesses, vom Konzept bis zur Auslieferung, eng mit unseren Kunden zusammenarbeiten.

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