Additive manufacturing in assisting planning of prototyping and closed – die forging

• Autorzy: Szczepanik Stefan , Nikiel Piotr

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie druku 3D do wspomagania wykonania prototypów i projektowania procesu kucia matrycowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The steps in the current additive manufacturing processing sequence are: conceptualization and CAD, conversion to STL, transfer and manipulation of STL file on an AM machine, machine setup, prototyping (additive manufacturing) of part, removal from machine and clean up, post-processing of the part. Modifications can be then made to satisfy the criteria of shape, stress and strain state and temperature distribution during processing. An example of this procedure is presented for a cup holder printed in 2 polymers. Modification to this procedure for metal printing is now presented: initially printing a polymer prototype. The methodology of planning the prototyping process and of closed die forging technology by applying 3D printing are described. For a con rod: preform, die and the forging models, based on CAD documentation and STL file, were initially 3D printed from a polymer in processing steps. Optimization was carried out prior to the expensive metal printing. It is shown that to optimize shape of the manufactured part, simulation is a key step of planning prototyping and forging technology.

PL

Prototypowanie i projektowanie kucia matrycowego z zastosowaniem druku 3D składa się z następujących etapów: opracowanie koncepcji i modelu CAD, konwertowanie modeli CAD do formatu STL, definiowanie parametrów druku, drukowanie i obróbka wykańczająca wydruku. Modyfikowanie modeli odbywa się przy założonych kryteriach dotyczących kształtu, stanu naprężenia i odkształcenia oraz rozkładu temperatury. Przedstawiono procedurę wykonania prototypu uchwytu na kubek z dwóch polimerów oraz opracowanie procesu kucia matrycowego odkuwki korbowodu. Zastosowano metodę Riebielskiego do projektowania procesu kucia matrycowego korbowodu z przedkuwki walcowanej. Opracowano dokumentację CAD wyrobu, przedkuwki, odkuwki oraz matryc do kucia. Poprawność opracowanej technologii weryfikowano z zastosowaniem programu Simufact Forming. Po dokonanych korektach przedkuwki uzyskano spełnienie kryteriów i wykonano w technologii druku 3D model matryc, modele przedkuwki i odkuwki korbowodu. Wykazano, że symulacja jest kluczowa do optymalizowania kształtu wyrobów przy opracowaniu prototypów i technologii kucia.

Słowa kluczowe

EN

prototyping; closed-die forging; FEM simulation; additive manufacturing; polymer printing

PL

prototypowanie; kucie matrycowe; symulacja MES; produkcja dodatkowa; druk polimerowy

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 19, No. 3
• Strony: 131--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Szczepanik Stefan

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Nikiel Piotr

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• Doege, E., Behrens, B.A., 2010, Handbuch umformtechnik: grundlagen, technologien, maschinen, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (in German).
• Gibson, D., Rosen, W., Stucker B., 2010, Additive manufacturing technologies. Rapid prototyping to direct digital manufacturing, Springer, New York, Heidelberg, Dordrecht, London.
• Hirschvogel Tech Solutions, 2018, Newsletter, https://www.hirschvogel-tech-solutions.com/ (06.04.2019).
• Lange, K., 1958, Gesenkschmieden vom stahl, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (in German).
• Rebielskij, A.W., 1965, Osnovy projektirowanija processov gorjacej objemnoj stampovki (Bases of planning processes of the die forging). Masinostrojenije. Moskva (in Russian).
• Schwam, D., Silwal, B., 2017, Applications of additive manufacturing in forging, Final Report, https://www.forging.org/producers-and-suppliers/technology/additive-manufacturing (03.04.2019).
• Szczepanik, S., Nikiel, P., 2019, Additive manufacturing assisting the design of closed-die forgings, Materials Science Forum, 949, 7-14.
• Wasiunyk, P., 1975, Kucie matrycowe (Die forging), Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (in Polish).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).