Lemez prototípusgyártás: a sík lemeztől a kész alkatrészig, egyetlen digitális láncban

A lemez prototípusgyártás során egy CAD-modellből valódi, hajlított és készre megmunkált fém alkatrész lesz – jellemzően egytől néhány tucat darabig –, hogy Ön még a sorozat elindítása előtt kipróbálhassa az illeszkedést, a működést és a szerelhetőséget. A nehézség nem a sík teríték kivágása. A nehézség az, hogy a hajlítások, a formált elemek és a menetek már az első darabon pontosak legyenek, és a prototípus valós képet adjon a konstrukcióról. A prototype.builders ezt egyetlen digitális láncban végzi: a geometriát a szoftver még az anyag felhasználása előtt összeveti a hajlítási sorrenddel, és ugyanaz a program viszi tovább az alkatrészt, ha kis sorozatba kerül.

Ez a cikk lépésről lépésre bemutatja ezt a láncot, elmagyarázza, miért gazdaságos már egyetlen darabnál is, és megmutatja, mikor jobb választás egy azonnali árajánlatot adó szolgáltatás.

Miért nehezebbek a lemez prototípusok, mint amilyennek látszanak

A teríték egy ígéret. Hogy a kész alkatrész betartja-e, azon múlik, milyen döntések születnek jóval az élhajlító prés előtt:

• Hajlítási ráhagyás és visszarugózás. A fém a hajlítás külső oldalán megnyúlik, a szerszám elengedése után pedig visszarugózik. Ha a teríték ezzel nem számol, a peremek hossza eltér, a szögek pedig elmásznak.
• Hajlítási sorrend. Egy CAD-ben tökéletesen helyes alkatrészt a valóságban lehetetlen lehet meghajlítani – egy korán hajlított perem egy későbbi hajlításnál ütközhet a szerszámmal vagy a géppel.
• Formált elemek a hajlítások közelében. A hajlítási vonalhoz túl közel eső mélyhúzások, szellőzőkopoltyúk vagy furatok a hajlításkor deformálódnak.
• Kötőelemek. Sok konstrukció hegesztőanyákra, szegecsanyákra vagy külön menetes betétekre épül. Mindegyik egy további művelet, és egy újabb pont, ahol a tűrés elcsúszhat.

Egy hagyományos műhelyben ezek a problémák jellemzően az első fizikai darabon derülnek ki, amely aztán selejt lesz és tanulópénz. Egy egydarabos prototípusnál viszont ez az első darab maga a sorozat – így a hibák feltárása a szoftverben, nem pedig az acélban, itt még fontosabb.

A digitális lánc lépésről lépésre

Lemezmegmunkáló sorunk három TRUMPF gépre épül, amelyek egyetlen digitális munkafolyamatban dolgoznak. Az egyes lépéseket a technológiai oldalon ismertetjük; itt azt mutatjuk be, hogyan működnek együtt egy prototípuson.

1. Tervezés és ellenőrzés a szoftverben

SolidWorksben és Autodesk Fusionben tervezünk, a lemezmegmunkáló sort pedig TruTops Boostban programozzuk. A stancológép és az élhajlító prés szoftveresen össze van kapcsolva, így az alkatrész geometriáját még az anyag felhasználása előtt összevetjük a későbbi hajlítási sorrenddel. Ha egy perem a negyedik hajlításnál ütközni fog, ez az íróasztalnál derül ki, nem a gépnél.

2. Stancolás, alakítás és menetek a lemezben – TRUMPF TruMatic 1000

A TruMatic 1000 a kiindulópont. Kistancolja a kontúrt és a nyílásokat, kialakítja a mélyhúzásokat és más elemeket, és közvetlenül a lemezbe formálja a meneteket. A lemezbe formált menet kiválthatja a külön kötőelemeket – eggyel kevesebb alkatrészt kell beszerezni, elhelyezni és ellenőrizni. A rövid beállítási idő és a gyors átállás alkalmassá teszi a gépet a kis mennyiségekre, és egy prototípus pontosan ilyen.

3. Élhajlítás – TRUMPF TruBend 5170 ToolMasterrel

Az előstancolt teríték a TruBend 5170-re kerül, egy 170 tonnás préserejű élhajlító présre, amely tized milliméterre ismételhető. A prototípusoknál három funkció különösen fontos:

• Az ACB lézeres szögmérés hajlítás közben méri a hajlítási szöget, így már a legelső darab is tűrésen belül van. Sorozatgyártásban megengedhet magának néhány próbahajlítást a visszarugózás beállításához; egy egyedi darabnál nem.
• A hattengelyes hátsó ütköző minden ütközőt automatikusan pozicionál, így az összetett peremsorrendek nem függnek kézi beállítástól.
• A kamerával segített behelyezés minden terítéket pontosan a helyére tesz a hajlítás előtt.

Az élhajlító prés mellett a TRUMPF ToolMaster percek alatt összeállítja a felső és az alsó gerenda teljes szerszámkészletét – teljesen automatikusan, tized milliméterre pozicionálva és beállítási hibák nélkül. Hagyományosan a szerszámbeállítás miatt drága egyetlen darab hajlítása. Ennek automatizálása teszi gazdaságossá az egyetlen hajlított alkatrészt.

4. Kötés, forgácsolás és felületkezelés

Kevés prototípus áll egyetlen hajlított lemezből. Ahol a konstrukció megkívánja, ugyanaz a csapat viszi tovább az alkatrészt: robotos lézerhegesztés alacsony hődeformációval keretekhez és burkolatokhoz, kilenctengelyes eszterga-marás a Mazak INTEGREX-en csapágyházakhoz, adapterekhez és idomokhoz, valamint SLS-sel nyomtatott PA12 alkatrészek olyan geometriákhoz, amelyeket lemezből nem lehet elérni. A teljes lista a képességek oldalon található.

A folyamat áttekintése

Lépés	Gép / eszköz	Mit csinál	Miért fontos a prototípusnál
Tervezés	SolidWorks, Autodesk Fusion	3D-modell és teríték	Egyetlen modell vezérel minden további lépést
Programozás	TruTops Boost	Stancoló és hajlító programok	A hajlítási sorrend a vágás előtt ellenőrizve
Stancolás és alakítás	TRUMPF TruMatic 1000	Kontúr, nyílások, mélyhúzások, formált menetek	Kevesebb külön kötőelem és művelet
Szerszámbeállítás	TRUMPF ToolMaster	Automatikusan összeállítja a felső és alsó gerenda szerszámkészletét	Megszünteti az egyedi hajlítás beállítási költségét
Élhajlítás	TRUMPF TruBend 5170	170 t, ACB szögmérés, hattengelyes hátsó ütköző	Első darab tűrésen belül, 0,1 mm-re ismételhető
Kötés és forgácsolás	FANUC CRX + IPG lézer, Mazak INTEGREX	Hegesztett részegységek, megmunkált csatlakozófelületek	Komplett szerelt egység egyetlen műhelyből

Miért éri meg már egy darabtól

A lemezmegmunkálás gazdaságossága mindig a nagy mennyiségeknek kedvezett, mert a fix költségeket – programozás, szerszámbeállítás, próbahajlítások – egyszer kell kifizetni, és ezek az egész sorozatra oszlanak el. A digitális lánc éppen ezeket a fix költségeket csökkenti:

• A programozás újrahasznosul. A prototípus ellenőrzéséhez végzett munka ugyanaz, amire egy kis sorozatnak is szüksége van. A konstrukció jóváhagyásakor semmi sem vész kárba.
• A beállítás automatikus. A ToolMaster és a hattengelyes hátsó ütköző minden átállásból kiveszi a kézi munkaórákat.
• Nincs szükség próbadarabokra. A hajlítás közbeni szögmérésnek köszönhetően az első hajlítás valódi alkatrész, nem minta.
• Kevesebb művelet. A lemezbe formált menetek és elemek kiváltják a későbbi lépéseket.

Az eredmény: szűkül a távolság a „prototípus” és a „gyártási alkatrész” között. Az így készült prototípus gyári minőségű alkatrész, nem kézzel utómunkált közelítés – és ha a konstrukció beválik, a következő tíz vagy száz darab ugyanarról a programról készül.

Mikor jobb választás a sheetparts.com

Nem minden lemezalkatrészhez kell mérnöki egyeztetés. Testvérprojektünk, a sheetparts.com azonnali árazású lemezalkatrészeket kínál: fájl feltöltése, ár, megrendelés. Akkor ez a jó választás, ha:

• az alkatrész egyszerű sík vagy hajlított elem;
• már tudja, hogy a konstrukció gyártható;
• most szeretne árat kapni, nem egyeztetni.

A prototype.builders-hez akkor forduljon, ha az alkatrész egy nagyobb egész része – hegesztett keret, megmunkált csatlakozófelületű burkolat, egy gépen belül működő szerkezeti panel –, vagy ha szeretné, hogy a gyártás előtt átnézzük a konstrukció gyárthatóságát.

Mit küldjön az árajánlathoz

Egy teljes megkeresés alapján már elsőre használható választ tudunk adni:

• 3D-modell – a STEP a leguniverzálisabb formátum; natív SolidWorks-fájlokat is szívesen fogadunk.
• 2D-rajz azokkal a méretekkel és tűrésekkel, amelyek valóban számítanak, és annak jelölésével, mely felületek láthatók.
• Anyag és vastagság – vagy a funkció, ha szeretné, hogy mi javasoljunk anyagot.
• Darabszám – a prototípusok száma és, ha ismert, egy reális sorozatnagyság.
• Felületkezelés – kezeletlen, szálcsiszolt, porfestett vagy megállapodás szerint.
• Szerelési környezet – mire szerelik az alkatrészt, és mit hegesztenek vagy csavaroznak hozzá.
• Határidő – mikorra van szüksége az alkatrészekre, és milyen döntés múlik rajtuk.

Gyakori kérdések

Hány darabot gyártanak egy prototípus-sorozatban?

Egyetlen darabtól felfelé. Egyedi alkatrészekre és kis sorozatokra rendezkedtünk be, és ugyanaz a digitális lánc szolgálja ki mindkettőt.

Milyen tűrésre számíthatok egy hajlított alkatrésznél?

A TruBend 5170 tized milliméterre ismételhető, és hajlítás közben méri a hajlítási szöget. A kész alkatrész tűrése az anyagtól, a geometriától és a hajlítási sorrendtől is függ, ezért általános érték helyett az Ön rajza alapján erősítjük meg az elérhető tűrést.

Szükség van 2D-rajzra, vagy elég a 3D-modell?

A 3D-modell elég az egyeztetés és a programozás megkezdéséhez. A rajz akkor válik fontossá, ha bizonyos méretek, tűrések vagy látható felületek kritikusak – ebből tudjuk, mire kell különösen ügyelnünk.

Tényleg lehet menetet közvetlenül a lemezbe formálni?

Igen. A TruMatic 1000 stancolás közben menetet formál a lemezbe, ami kiválthatja a külön hegesztő- vagy szegecsanyákat. Hogy ez az Ön alkatrészénél megfelelő-e, az anyagtól, a vastagságtól és a kötés terhelésétől függ; ezt esetenként vizsgáljuk meg.

Ugyanúgy készül a prototípus és a sorozat?

Igen – éppen ez a digitális lánc lényege. A prototípuson ellenőrzött programok és szerszámozás egyenesen átkerülnek a kis sorozatba.

Következő lépés

Van olyan lemezalkatrésze vagy szerelt egysége, amelynek elsőre jónak kell lennie? Küldje el nekünk a modellt, és néhány sorban írja meg, mit kell tudnia. Összevetjük a hajlítási sorrenddel, elmondjuk, mit változtatnánk és miért, és már egy darabtól legyártjuk. Vegye fel velünk a kapcsolatot – egyszerű, azonnali árazású alkatrészekért pedig látogasson el közvetlenül a sheetparts.com oldalra.