Rapid prototyping and rapid tooling methods for metal forming.

• Autorzy: Misiołek W. Z. , Walczyk D. F. , Rock S. J.

Warianty tytułu

PL

Metoda szybkiego tworzenia prototypów i narzędzi w obróbce metali.

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja "Przetwórstwo Metali Nieżelaznych - kierunki rozwoju", 04-06.10.1998, Zakopane.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Layered manufacturing techniques (LMT), which build up parts from layers rather than machining them from one-piece stock, have widespread applicability to the metal forming community and are playing an increasingly important role in manufacturing as a whole. While initially stimulated by the emergence of Rapid Prototyping processes during the past decade, layer-based principles may be applied with great benefit for fabricating tooling required for higher volume processes. They have particular time and cost benefits in the tooling development process and offer an opportunity to perform limited production runs which would be economically prohibitive using tooling produced using conventional methods. This paper describes the new Freeform Powder Molding (FPM) process and research using LMT's both for sheet metal forming and extrusion die development. FPM is a new manufacturing process which allows for the production of prototypes and small lot size production orders of powder metallurgy parts without costly hard tooling. FPM is one of the new manufacturing technologies known as rapid prototyping that facilitates efficient conversion of computer models into solid components. However, FPM also permits fabrication of these components with spatially tailored composition. Metal forming die design and development often requires significant craftsman skill and iterative improvement to arrive at a production-ready die geometry at low cost. Constructing the dies used during this iterative process from layers, rather than one solid block of material, offers unique opportunities to improve die development efficiency when coupled with concepts drawn from the rapid prototyping field. This paper presents a proof-of-concept illustrating the potential utility of layer-based dies for the die design and fabrication process in the sheet metal forming and extrusion. Part quality and fidelity manufactured with the layered dies is shown to be very similar to that of traditional CNC-machined steel dies. The major benefits include greater flexibility in the design process, a more efficient, automated fabrication technique, and a means for performing localized die modifications and repairs.

PL

Warstwowe metody produkcji (LMT), oparte na wytwarzaniu wyrobów warstwowych zamiast obróbki jednolitego materiału, znalazły powszechne zastosowanie w przetwórstwie metali i odgrywają coraz większą rolę w procesach produkcyjnych jako całości. Metody warstwowe stymulowane początkowo rozwojem procesów szybkiego wytwarzania prototypów w ostatniej dekadzie, mogą być z dużą korzyścią stosowane przy produkcji narzędzi potrzebnych w procesach o wyższej wydajności. Dają one szczególne oszczędności czasu i kosztów w procesie wykonywania narzędzi oraz możliwość uruchamiania ograniczonej produkcji, która byłaby zbyt droga przy zastosowaniu narzędzi wytworzonych metodami konwencjonalnymi. Opisano proces swobodnego formowania proszku (FPM) oraz badania z zastosowaniem metody LMT do tłoczenia blach i wytwarzania matryc do wyciskania. FPM jest nowym procesem wytwórczym, pozwalającym na produkcję prototypów i małoseryjną produkcję wyrobów metalurgii proszkowej bez kosztownego oprzyrządowania. Jest to jedna z nowych technologii wytwarzania, znana jako szybkie tworzenie prototypów, ułatwiająca skuteczną konwersję modeli komputerowych w gotowe komponenty. Proces FPM pozwala przy tym również na produkcję tych komponentów w dopasowanym układzie przestrzennym. Zaprojektowanie i wykonanie matrycy do kształtowania metalu wymaga często znacznych umiejętności i iteracyjnego wprowadzania ulepszeń prowadzących małym kosztem do końcowej geometrii matrycy gotowej do produkcji. Konstruowanie matryc gotowych do użytku w tym iteracyjnym procesie za pomocą warstw, zamiast korzystania z jednolitej bryły materiału, stwarza unikalne możliwości poprawy efektywności opracowania matrycy w połączeniu z metodyką szybkiego tworzenia wyrobów. Przedstawiono tę koncepcję, wskazując na potencjalną przydatność matryc na bazie warstw do projektowania i wykonywania matryc do tłoczenia i wyciskania. Pokazano, że jakość i dokładność wykonywania wyrobów otrzymanych przy użyciu matryc warstwowych jest bardzo podobna do tej, którą dają tradycyjne matryce stalowe obrabiane numerycznie. Do ważniejszych zalet metody należą większa elastyczność procesu projektowania, wydajniejsza i zautomatyzowana technika wytwarzania, jak też możliwość dokonywania miejscowych modyfikacji i napraw matryc.

Słowa kluczowe

EN

rapid prototyping; rapid tooling; metal forming; layered manufacturing technique; LMT

PL

Rapid Prototyping; Rapid Tooling; szybkie wykonywanie prototypów; szybkie wykonywanie narzędzi; obróbka metali; metoda produkcji warstwowa; LMT

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 1998
• Tom: R. 43, nr 11
• Strony: 619--625
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Misiołek W. Z.

autor

Walczyk D. F.

autor

Rock S. J.

• Institute of Metal Forming, Lehigh University, Bethlehem, PA, USA