قالبسازی سریع

[b-d 2058]

قالب سازي سريع

 

معـــــمولا ابزار سازي فرايندي طولاني و پرهزينه است که کيفيت بالاي مورد نياز، باعث طولانــي شدن زمان توليد مي شود.هدف از ابزار سازي و قالب سازي سريع توانايي توليد نمونه با خواص و ويژگيهاي مواد عملکردي، در مدت زماني کوتاه مي باشد. صرف نظر از خواص مـــــــکانيکي ، مواد مدل مي توانند شامل ويژگيهاي ديگري از قبيل رنگ پذيري، شفافيت، انعطاف پذيري و امثال آن باشند.

 

قالب سازي سريع را مي توان به دو دسته قالبسازي موقت و قالبسازي دائمي که هر کدام شامل روشهاي مستقيم و غير مستقيم مي شوند، تقسيم کرد.

 

قالبهاي نرم معمولا از سيليکون، رزينهاي اپوکسي، آلياژهاي نقطه ذوب پايين و شنهاي ريخته گري ساخته مي شوند، و امکان ريخته گري فقط يک نمونه و يا توليد تعداد کمي را فراهم ميکنند. در روشهاي قالبسازي سخت، که قالب معمولا از فولاد ساخته مي شود، امکان توليد تعداد بيشتري قطعه فراهم ميشود.قالب سازي مستقيم به معني ساخت مستقيم به معني ساخت مستقيم قالب ، بوسيله فرايند RP است. بعنوان مثال در مورد قالب تزريق پلاستيک، حفه هاي نري و مادگي، راهگاها و سيستم پران، مستقيما با اســـــتفاده از فرايند RP ساخته مي شود. در قالب سازي غير مستقيم، فقط الگوي اصلي با استفاده از فـــــــــــــرايند RP ساخته مي شود، و سپس مي توان يک قالب سيليکوني، رزيني اپوکسي، فلز نقطه ذوب پايين، يا سراميکي را از الگوي اصلي بدست آورد.

 

مهمترين مزاياي ابزار سازي سريع عبارتند از:

 

زمان لازم براي ساخت ابزار و يا قالب از چند ماه به چند روز يا هفته کاهش مي يابد.

هزينه توليد به ميزان قابل توجهي کاهش مي يابد.

به علت کاهش زمان توليد و هزينه ها، بسياري از طراحان و مهندسين تمايل دارند قطعات را قبل از توليد انبوه در مرحله طراحي آزمايش کنند و در نتيجه بسياري از عيوب طراحي از بين مي رود.

به دليل استفاده مستقيم از اطلاعات نرم افزارهاي طراحي ، بسياري از خطاهاي فردي کاهش مي يابند.

 

 

 

قالب سازي RTV Silicon Rubber

 

 

يکي از رايج ترين کاربردهاي نمونه سازي سريع در قالبسازي، ساخت قالب به روش RTV Silicon Rubber مي باشد. سيليکون ماده اي گران و پر مصرف است که مي توان با قالب گيري آن در اطراف الگوي (مدل) مرجع يک قطعه، به قالب آن دست يافت، اين الگوي مرجع توسط يکي از روشهاي نمونه سازي سريع ساخته مي شود. ريخته گري در خلاء با قالب Silicon Rubberانعطاف پذيرترين روش RT، براي ساخت قطعات پلاستيکي، سراميکي و فلزي است.

 

 

مراحل فرايند ساخت قالب سيليکوني:

 

 

ساخت الگوي اصلي (مرجع) توسط يکي از روشهاي RP

 

پرداخت و تميزکاري الگو

 

اتصال سيستم راهگاهي به الگو

 

قراردادن الگو و سيستم راهگاهي به صورت معلق در جعبه و ريختن سيليکون مايع در اطراف الگو پخت سيليکون به منظور جامد سازي ايجاد يک خط جدايش توسط يک چاقوي جراحي وتقسيم قالب به دو نيمه خارج ساختن الگوي مرجع از داخل قالب آماده کردن قالب براي تزريق بوسيله قالبهاي Silicon Rubber معمولا مي توان حدود 20 قطعه توليد با خواص مکانيکي مشابه ترموپلاستيک هاي مهندسي نظير ABS ، PE ، PP و يا لاستيک توليد نمود.

 

مهمترين ويژگيهاي روش قالب سازي سيليکوني عبارتند از: ساخت ارزان و سريع قالب، ساخت قالب با آرايش نهايي عالي و قالب استفاده از مواد مختلف. بعلاوه اين فرايند هم براي قطعات کوچک و هم براي قطعات بزرگ مناسب است. علاوه بر قالگيري رزين، ماتريسهاي (حفره هاي) سيليکوني براي قالبگيري تزريقي (فشار پايين) مدلهاي ريخته گري دقيق نيز مناسب مي باشند.

 

 

فرآيند Ketool3D

 

 

در فرآيند Ketool3D از تفت جوشي ذرات پودر فولاد براي ساخت قالب، استفاده مي شود. اين فرايند، معمولا با طراحي CAD اينسرتهاي سنبه و ماتريس قالب تزريق مورد نظر آغاز مي شود. مدل CAD اينسرتها، توسط فرايند استريوليتوگرافي يا ديگر فرايندهاي RP، به الگوهاي سنبه و ماتريس با صافي سطح مناسب، تبديل مي گردد. با ريختن مايع سيليکوني در اطراف الگوها، قالب سيليکوني سنبه و ماتريس بدست مي آيد. سپس درون قالبهاي سيليکوني پودر فلز و چسب ريخته شده و پخت مي شود. اينسرتهاي سنبه و ماتريس بدست آمده در اين مرحله به حالت سبز هستندکه به اين منظور آنها را درون کوره قرار مي دهند تا چسب بين آنها از بين رود، فضاهاي خالي بين ذرات فلزي با نفوذ مس موجود درکوره پر مي شود.

 

 

حاصل کار، اينسرتهايي با تقريبا 70% فولاد و 30% مس است، اين اينسرتها بعد از ماشينکاري و ايجاد سوراخ پينهاي بيرون انداز، درون پايه هاي قالب محکم مي شوند.

 

 

زمان هدايت ساخت در اين فرايند بين 4 تا 6 هفته بوده، و در مقايسه با روشهاي سنتي ساخت قالبهاي تزريق، هزينه ها حدود 25 تا 45 در صد کمتر مي باشد. قالبهاي بدست آمده توسط اين روش داراي کيفيت و صافي سطح بسيار خوبي هستند.

 

 

تفت جوشي مستقيم فلزي DMLS

 

 

در روش DMLS بر روي پودرهاي فلزي به طور مستقيم توسط دستگاه تفت جوشي با توان ليزر بسيار بالا کار مي شود. معمولا دستگاه براي ساخت اينسرتهاي قالب استفاده مي شود، اما ساخت قطعات فلزي نيز توسط آن امکان پذير است. مواد مورد استفاده در فرايند DMLS عبارتند از:

 

1. مواد پايه برنزي که در ساخت قالبهاي تزريق استفاده مي شود و اين قالبها را مي توان در ساخت حداکثر 1000 قطعه از جنسهاي مختلف استفاده نمود.

 

2. مواد پايه فولادي که در ساخت قالبهاي تزريق، جهت توليد 100000قطعه پلاستيکي، بکار مي روند.

 

 

ساخت يک قالب تزريق به اين روش، حدود 2 هفته به طول مي انجامد، در صورتيکه ساخت همين قالب بروش ماشينکاري تقريبا به 10 هفته زمان نياز دارد. بعلاوه هزينه ساخت قالب به اين روش به مراتب کمترمي باشد. قالبها يا قطعات تفت جوشي شده با پودر برنز، پس از تفت جوشی، بمنظور افزايش چگالي، توسط يک رزين عالي نفوذ دهي مي شوند. در مورد پودرهاي فولادي، فرايند قادر است قطعاتي با چگالي 95% ايجاد نمايد، که در اين حالت ديگر به نفوذ دهي نياز نمي باشد. قطعات ساخته شده بروش DMLS ، داراي دقت و صافی سطح خوبي مي باشند. البته صافي سطح در پودرهاي پايه فولادي نياز به بهبود دارد، علاوه بر اينکه ساخت قطعات فولادي به آهستگي انجام مي گيرد.