Ugrás a tartalomhoz

A polimertechnika alapjai

Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János (2007)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

15.2 Prototípusból kiinduló szerszámgyártás és kissorozatú gyártás

15.2 Prototípusból kiinduló szerszámgyártás és kissorozatú gyártás

A rapid prototyping általában nem ad közvetlenül hasznosítható, funkcionálisan felhasználható terméket: Egyrészt (vagy) szilárdsági okok miatt, vagy pedig (másrészt) az ősminta rendkívül magas ára miatt. Gyakran szükség van mégis kissorozatú előgyártásra, vagy az alkatrész tényleges beépítése céljára, vagy tényleges funkcionális vizsgálatokhoz, vagy akár egy sok szinlépcsőben megvalósítandó design-sorozat céljára. Ekkor használjuk fel az egyedi prototípust pl. vákuum alatti öntéshez.

15.3.1 Vákuum alatti öntés

Az eljárásban az ősminta (pozitív) formából először szilikonkaucsuk (negatív) mintát készítünk. Ebben a negatív formában célszerű a majdani szerszám végleges osztósíkját megválasztani, azt alkalmazni. A vákuum kamrában való öntés azért előnyös, mert így a folyadék állapotú szilikongyanta alapanyag buborékmentesen körbefoglalja az ősmintát. A szilikongyanta hőkamrában való kikeményítése után (pl. 30 perc 70 °C-on) a közepesen rugalmas „gumiszerű” szilikonkaucsuk mintát a majdani osztósík mentén felvágjuk, majd ebben a negatív öntőmintában készíthetünk (ismét) vákuum alatti öntéssel többféle polimerből 10–50 darabból álló kissorozatot. A rendelkezésre álló polimerek e célra is lehetnek szilikongyanták, tipikusan kétkomponensű, térhálósítható gyanták, uretán gyanták vagy egyéb gyanták: keménységük, rugalmasságuk stb. a gyantatípussal, ill. a térháló-sűrűséggel szinte tetszés szerint beállítható (pl. Shore keménység A30–tól D85-ig).

A szilikonkaucsukból készült negatív öntőminta költsége a fém öntőmintákhoz (szerszámhoz) képest kicsi.

15.1. táblázat - Szilikonkaucsukból készült negatív öntőminta költsége a fém öntőmintákhoz képest

 Költség %Elkészítési időGyártható darabszám
Fémszerszám (forgácsolt)10090 nap>100 000
Finom-cink (öntött)7040–50 nap10 000
szilikon2–38–12 óra100-nál kevesebb

15.3.2 Plazma-szórás

Ez a prototípus szerszámok másik tipikus előállítási módja a vákuum-öntés mellett. Az eljárás lényege, hogy a plazmaszórásra kiválasztott fémhuzallal, mint elektródával ívet létesítünk, ebben a 2000 °C-os ívben a huzal megolvad, az olvadt fémet nyomás alatti levegővel porlasztva rászórjuk az ősmintára. Különféle fémek: Al, Cu, Zn, Fe, bronzok és Mo egyaránt szórhatók így. Az apróra porlasztott fémrészecskék a felületre csapódva a másodperc tört részei alatt lehűlnek (pl. 60 °C-ig) - így akár fából készült, (vagy papírból LOM-rétegezett) ősminta felületén is szórhatunk.

Plazma-pisztoly fémszóráshoz

15.15 ábra:Plazma-pisztoly fémszóráshoz [15.13]

A második lépés: a plazmaszórt ősminta hátoldalának kitöltése ( „Hinterfütterung”) megfelelő acél-szekrényben, könnyen olvadó fémötvözettel (bizmut, ón, cink ötvözetek). A plazmaszórással készült felületű bizmut-ón ötvözet főtömegű fröccsöntőszerszámmal 200 és 5000 közötti darabra kiterjedő kissorozatú gyártást valósíthatunk meg.

15.3.3 Szerszámcélú öntőgyanták

Könyvünk első kiadásában (2000) még azt írtuk, hogy a rapid prototyping nem alkalmas közvetlenül szerszámként használható (negatív) minták előállítására. A folyamatos fejlesztéseknek köszönhetően ma már léteznek kellő szilárdságú anyagok, amelyek lehetővé teszik a szerszámként való (közvetlen) felhasználást is. Korábban ezért epoxigyantával kiönthető pozitív prototípusokat készítettek – az epoxigyanta ugyanis alkalmas szerszámként való felhasználásra. Üvegszálas, -szövetes erősítéssel a megfelelő mechanikai szilárdság biztosítható, bár ezzel az eredetileg is rossz hővezetés tovább romlik. Az öntőgyantába befektetett rézcsövekkel a temperálás mégis megoldható, különösen ha töltőanyagként fémport alkalmazunk. Az Alu-por és a homok töltőanyag az epoxi zsugorodását is jelentősen csökkenti.

Plazmaszórással kialakitott felületű protoszerszám

15.16 ábra:Plazmaszórással kialakitott felületű protoszerszám [15.13] a) beömlőnyilás, b) aluminiumporral töltött epoxigyanta szerszámtest, c) szerszám-tok, d) az Al-epoxi „öntvénybe” befoglalt réz hűtőcső, e) plazmával fémszórt felület, f) kidobórudak

Az epoxi szerszám kissorozatú fröccsszerszámként bevált. Poliuretánok reaktív (kisnyomású) fröccsöntéséhez (RIM) az epoxi szerszám nagysorozatú gyártáshoz is alkalmas.