Formy aluminiowe CNC

Prawie wszyscy znają pojęcie form wtryskowych. Robione są one ze stali i przeznaczone do pracy wielkoseryjnej. Tradycyjne formy wtryskowe pozwalają na wykonanie setek, tysięcy elementów dziennie. W tym artykule przedstawimy pokrewne rozwiązanie czyli frezowane formy aluminiowe i ich zastosowanie.

Gdzie stosowana jest forma aluminiowa CNC

Forma aluminiowa jako forma wtryskowa

Jest kilka obszarów zastosowań formy aluminiowej. Pierwszym z nich jest praca na wtryskarce, tak samo jak ma to miejsce ze stalową formą. Różnica jest w trwałości formy. Forma aluminiowa powinna być stosowana do produkcji mało, średnio seryjnej. Z jej pomocą bez problemu wykonamy produkcję na poziomie do 5000 elementów.

Formy aluminiowe do termoformowania

Drugim obszarem stosowania form aluminiowych jest użycie ich jako matryc w procesie termoformowania. Formy mogą posiadać cienkie kanały przelotowe które pozwolą na odessanie powietrza, natomiast siły występujące w procesie termoformowania z pewnością nie uszkodzą formy.

Formy aluminiowe w procesie hydroformowania

Trzecim obszarem zastosowania form aluminiowych wytwarzanych na frezarce CNC może być hydroformowanie. Forma wykonana z aluminium jest na tyle silna, że wytrzyma nacisk arkusza blachy i spowoduje jego odkształcenie. Często stosuje się formę aluminiową jako formę prototypową do procesu hydroformowania i wykonuje się na niej próbny zestaw elementów.

Jakie usługi związane z formami oferujemy

Aluminiowa forma wtryskowa
Wizualizacja aluminiowej formy wtryskowej

Mamy kilka rozwiązań w zależności od zastosowania i potrzeb klienta.

  • Klient przysyła do nas projekt formy aluminiowej w formacie .step i otrzymuje od nas gotową formę
  • Klient przysyła model elementu który ma zostać wykonany za pomocą formy. Tworzymy projekt formy i wykonujemy formę fizycznie
  • Klient przesyła model 3D wyrobu który chce otrzymać. Tworzymy projekt formy i wykonujemy serie wyprasek na wtryskarce. Klient otrzymuje gotowe wypraski ale nie otrzymuje formy.

Jakie ograniczenia mają formy aluminiowe wykonywane na frezarce CNC

Pierwszym ograniczeniem jest stopień skomplikowania formy. Wykonujemy jedynie formy składające się z gniazda i rdzenia. Nie wykonujemy form wymagających użycia suwaków. Drugie ograniczenie to ilość potrzebnych do wykonania wyprasek. W zależności od użytego do procesu wtrysku materiału będzie to 100 – 1000 – 5000 elementów. Forma z pewnością nie wytrzyma 100000 cykli. Trzecie ograniczenie to możliwości wykonania drobnych detali. Do tworzenia form aluminiowych wykorzystujemy frezy o minimalnej średnicy 1mm, co oznacza, że nie wykonamy rowków, nacięć o mniejszej średnicy.

Jak wykonujemy formy aluminiowe CNC – opis przykładowej realizacji

W tym akapicie przedstawiamy cały proces realizacji 1000 elementów wykonanych metodą wtrysku do aluminiowej formy CNC.

Krok 1 – klient składa zapytanie

Klient przysyła mailowo model w formacie .step z informacją, że potrzebuje wykonać 1000 sztuk elementu z polipropylenu. Po otrzymaniu zapytania analizujemy geometrie wyrobu pod kątem możliwości wykonania formy na frezarce CNC. Jeśli forma na wykonanie tego elementu jest możliwa to przedstawiamy klientowi ofertę na 1000 sztuk wyrobów. Średni czas proponowanej realizacji wynosi 2 tygodnie. Ofertę klient otrzymuje mailem, jeśli ją akceptuje przechodzimy do kolejnych etapów.

Krok 2 – stworzenie projektu formy

Proces tworzenia modelu formy zaczynamy od przeskalowania modelu step otrzymanego od klienta o wartość skurczu materiału, który będzie miał miejsce po procesie wtrysku. Skurcz ten zależy od rodzaju materiału z którego wykonana będzie wypraska. Gdy przeskalowany model 3D jest gotowy projektant przechodzi do etapu tworzenia projektu formy. Ustalane na tym etapie są zewnętrzne wymiary formy aluminiowej tak by pasowała jako wkładki do uniwersalnej formy metalowej. Projektant wyznacza miejsca występowania wypychaczy oraz projektuje ostateczny kształt gniazda i rdzenia formy.

Krok 3 – projekt ścieżki narzędzia

Projektant CAM posiadając już modele gniazda i rdzenia formy może rozpocząć proces tworzenia ścieżki narzędzia. W pierwszej kolejności ustalana jest wielkość przygotówki, która zostanie przycięta do wymaganych wymiarów zewnętrznych a następnie programista tworzy ścieżkę narzędzia osobno dla gniazda i rdzenia formy. Podczas tworzenia ścieżki narzędzia programista bazuje na koprocesorze który zapewnia, że parametry wygenerowanej ścieżki będą poprawnie dobrane do dynamiki i sztywności konkretnej maszyny, którą wykonywana będzie obróbka.

Krok 4 – wykonanie przygotówki

Operator pobiera blok aluminium z magazynu i rozpoczyna obróbkę od przycięcia materiału do prawidłowych wymiarów zewnętrznych zaprojektowanych dla formy. Bazuje tutaj na ścieżce narzędzia wygenerowanej przez programistę a pozostałe istotne dane takie jak miejsce bazy, sposób mocowania materiału i lista niezbędnych do wykonania pracy narzędzi dostarczone są do niego w formie papierowej.

Krok 5 – wykonanie gniazda i rdzenia aluminiowej formy wtryskowej

Wykonanie gniazda i rdzenia to dwa oddzielne zlecenia obróbki skrawaniem, które technolog wykonuje zawsze na jednej maszynie jedno po drugim. Wykonanie obu części formy na tej samej obrabiarce zapewnia znacznie większe dopasowanie obu wkładek do siebie, gdyż ewentualne niedokładności wykonania będą w obu częściach formy identyczne. Technolog wykonuje obróbkę zgodnie ze ścieżką narzędzia dostarczoną przez programistę. Na tym etapie często jest to ścieżka 3D, w której maszyna wykonuje synchroniczne ruchy wszystkimi trzema osiami naraz. Oprócz frezowania kształtu rdzenia i gniazda formy, tworzone na tym etapie są również otwory pod wypychacze i bolce pozycjonujące wkładki względem siebie. Proces obróbki wkładek w zależności od ich wielkości i stopnia skomplikowania trwa od kilku do nawet 30 godzin.

Krok 6 – montaż aluminiowych wkładek we wtryskarce

Aluminiowe wkładki, po ich wykonaniu zostają umieszczone w uniwersalnej metalowej formie wtryskowej, która zamontowana jest na stałe w wtryskarce. Uniwersalna forma wtryskowa została zaprojektowana w taki sposób by można było w jej wnętrzu umieszczać wkładki o różnej wielkości i grubości. Gdy wkładki zostaną już umieszczone w formie należy przeprowadzić proces ich prawidłowego usytuowania względem siebie, tak by otrzymywane wypraski nie posiadały przesunięcia geometrii.

Krok 7 – wypraski z formy aluminiowej

Tworzenie wyprasek na formie aluminiowej nie różni się zbytnio od sposobu ich wykonywania poprzez metalową formę wtryskową. Operator wtryskarki przez kilka pierwszych cykli pracy ustala prawidłowy poziom podawanego materiału, temperatury na ślimaku wtryskarki. W tym czasie aluminiowe wkładki również osiągają swoją  roboczą temperaturę i operator może przejść na automatyczny cykl pracy. Podczas wykonywania większej serii produkcyjnej wkładki aluminiowe mogą być chłodzone cieczą (jeśli na etapie projektowania zostały wyposażone w kanały chłodzące) lub sprężonym powietrzem.

Krok 8 – Ocena wizualna i pakowanie

Po wykonaniu wyrobów na wtryskarce, zamówione przez klienta elementy są sprawdzane pod względem wymiarowym oraz występowania ewentualnych wklęśnięć materiału. Prawidłowo wykonane elementy są pakowane a całe zlecenie wysyłane kurierem pod wskazany w zleceniu adres.

Aluminiowe formy wtryskowe – podsumowanie

Aluminiowe formy wtryskowe wykonywane metodą frezowania CNC mogą być atrakcyjnym rozwiązaniem dla klientów potrzebujących wykonać serie do około 5000 elementów. Dużą ich zaletą jest stosunkowo krótki czas potrzebny na ich wykonanie co sprawia, że klient może cieszyć się gotowym wyrobem wykonanym metodą wtrysku w czasie krótszym nawet niż 2 tygodnie od momentu złożenia zamówienia.

Klient chcący skorzystać z możliwości które dają aluminiowe formy wtryskowe musi być świadomy ograniczeń które występują przy ich tworzeniu i wziąć je pod uwagę już na etapie projektowania swojego wyrobu.