Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fabrication of polymeric micro-tube components - recent developments

Hartl Christoph, Anyasodor Gerald

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2019

|

z. 4/122

33--43

EN

For numerous technical sectors, the achievements in past decades in manufacturing of micro-components enabled to develop new generations of products with reduced mass and volume as well as with an increasing number of functions integrated in an ever-smaller space. This continuing trend of miniaturization includes an increasing demand for polymeric tubular micro-parts applied for example in medical devices, micro-fluidic and thermal management systems. Recent research in the fabrication of polymeric micro-tube products is therefore dealing with manufacturing techniques for high-volume production, developing new processes such as micro-blow moulding or hot embossing. Similarly, measures for an increased functionalization of polymeric micro-tubes were part of investigations for medical purposes and artificial neural networks were applied to model extrusion processes. The objective of this article is to provide a structured overview about the recent advances in fabricating polymeric micro-tube components with a particular focus on the achievements in innovative shaping techniques.

DE

Die Entwicklungen im Bereich der Fertigung von Mikrobauteilen in den vergangen zwei Jahrzehnte eröffnen heute zahlreichen Industriebereichen neue Möglichkeiten für innovative Produkte mit einer zunehmend höheren Funktionsdichte bei immer kleiner werdendem Bauraum und Gewicht. Dieser anhaltende Trend zur Miniaturisierung ist auch im zunehmenden Bedarf rohrförmiger Mikrobauteile aus Kunststoffen erkennbar, beispielsweise für Anwendungen in der Medizintechnik, der Mikrofluidik oder für Wärmetauschersysteme. Aktuelle Forschungsarbeiten befassen sich daher mit Fertigungsmethoden zur Herstellung rohrförmiger Mikrokomponenten in großen Stückzahlen, wie zum Beispiel dem Mikroblasformen oder dem Heißprägen. Für Anwendungen in der Medizintechnik wurden darüber hinaus verschiedene Maßnahmen zur Schaffung erhöhter Funktionalitäten kunststoffbasierter rohrförmiger Mikrobauteile untersucht. Künstliche neuronale Netze wurden für die Abbildung von Extrusionsprozessen eingesetzt. Ziel des vorliegenden Beitrages ist es, eine strukturierte Übersicht über aktuelle Entwicklungen in der Herstellung rohrförmiger Mikrobauteile aus Kunststoffen zu geben mit einem besonderen Schwerpunkt auf innovative Techniken zur Formgebung.

2

Analiza wpływu drgań stempli na proces złożonego mikrowyciskania

Presz W., Cacko R.

Przegląd Mechaniczny

|

2018

|

nr 3

26--31

PL

Historia prób stosowania drgań w celu wspomagania procesów plastycznego kształtowania ma blisko 60 lat. Mimo podkreślanych, głównie pozytywnych, efektów trudno dopatrzyć się spektakularnych zastosowań przemysłowych. Zdaniem autorów, było to w przeważającej części spowodowane trudnościami kinematyczno- energetycznymi związanymi z koniecznością przemieszczania i wprawiania w drgania najczęściej dużych mas. Zastosowanie drgań narzędzi w procesach mikroobróbki plastycznej pozwala wyeliminować wymienione ograniczenia. W pracy zastosowano osiowe, sinusoidalne drgania stempla i przeciwstempla w procesie złożonego mikrowyciskania wypraski aluminiowej. Zaobserwowano, w zależności od fazy procesu i jego konfiguracji, 50–70% spadek siły obciążającej stempel. Zamodelowano MES proces mikrokształtowania oraz proces przygotowania wstępniaka mikrowykrawaniem bez udziału drgań. Okazało się, że obserwowany spadek siły rozpatrywanych procesów wspomaganych drganiami nie może wynikać jedynie z ograniczenia wpływu tarcia, lecz prawdopodobnie jest także skutkiem spadku oporu plastycznego ze względu na wzrost temperatury kształtowanego materiału. Sprawdzenie słuszności tej tezy pozostawiono do dalszych badań. Symulacje prowadzono z wykorzystaniem pakietu MSC MarcMentat.

EN

The history of laboratory try of vibration assisted metal forming processes is about 60 years long. Even though generally reported mainly positive effects of vibration on process course there is still lack of spectacular industrial applications. Authors suggest that it is mainly caused by kinematic and energetic difficulties appearing during vibration of big masses. Limiting of application of vibrations to microforming processes can eliminate problems mentioned above. Longitudinal sinusoidal vibrations of punch and counter-punch are applied to complex micro-extrusion process of aluminum cup. Reduction of process force of 50-70% was observed depend of tools configuration. FEM simulations of micro- blanking and micro-extrusion processes were performed by commercial MSC Marc 2010 v 1.0. Comparison of experimental results and FEM simulations shows that reduction of process force by vibration might not base on decreasing of friction only. There must be an additional phenomena responsible for force reduction. The temperature rice is probably the reason. The prove of this thesis remains for the future work based on thermo-mechanical FEM analysis.

3

Złożone mikrowyciskanie : miniaturyzacja i łączenie zabiegów w procesach obróbki plastycznej

Presz W., Cacko R.

Przegląd Mechaniczny

|

2014

|

nr 4

32--38

PL

Postępująca miniaturyzacja urządzeń elektromechanicznych powoduje szybki wzrost zapotrzebowania na części metalowe o wymiarach nieprzekraczających 1 mm. Części takie mogą być wykonywane technologią obróbki plastycznej. Skrótowo przedstawiono konsekwencje i drogi miniaturyzacji procesów obróbki plastycznej, których wynikiem byto powstanie mikroobróbki plastycznej jako nowej gałęzi technologii. Zaproponowano klasyfikację łączenia zabiegów mikroobróbki plastycznej: w operacje złożone poprzecznie (sekwencje poprzeczne) oraz wzdłużnie (sekwencje wzdłużne), odnosząc kierunek przenoszenia elementu pomiędzy zabiegami do kierunku ruchu roboczego maszyny Zaprezentowano nowy jednooperacyjny proces złożony z mikrowykrawania z taśmy, międzyoperacyjnego smarowania i następującego po nim mikrowyciskania współbieżnego pręta. Proces ten dobrze nadaje się do mechanizacji ze względu na ominiecie trudności związanych z pozycjonowaniem wstępniaków w matrycy do wyciskania. Przeprowadzono wstępne symulacje MES tego procesu, porównując je z wynikami doświadczalnymi. Uzyskano zgodność wyników na poziomie 10% - 15%. Różnice wynikają z braku kontroli nad formowaniem się wypływki w trakcie obu realizowanych zabiegów. Wyeliminowanie tego zjawiska wymaga dalszych prac nad skorelowaniem ze sobą wymiarów narzędzi.

EN

Evolving miniaturization of the electro-mechanical devices causes rapid demand for metal parts of dimensions Iower than 1 mm. Such parts might be manufactured by metal forming. Conseguences of miniaturization on this technology as well as tendencies of process development is briefly presented. Classification of micro-forming operations coupling: łransverse compounded sequences (TCS) and longitudinally compounded sequences (LCS) is proposed. It is based on relations between direction of element movement among operations and direction of press working movement. New one-operation process, consisting of tape micro-blanking, lubrication between operations and following forward rod micro-extrusion is introduced. This process is well suited for mechanization in view of omitting difficulties related with workpiece positioning in a die. Primary FEM simulations are performed and compared to results obtained during experimental procedure. Accordance with the experimental results varies between 10% - 15%. Differences are caused by undesired, asymmetric flash formation during both operations. It might be eliminated by proper correlation between tools dimensions.

4

Experimental and Fe Analysis of Aluminium Alloy Plastic Flow in the Forward Microextrusion Processes

Piwnik J., Mogielnicki K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

521--525

EN

The main aim of the paper is an evaluation of the real impact of a container surface roughness on metal plastic flow in the forward microextrusion process. For the purposes of experiment a specially designed and constructed by authors toolkit was used. Analyzed material was an annealed aluminium wire with 1,7 mm in diameter, with a stress-strain curve defined. Toolkit contains two experimental models of containers and rectangular dies with the same dimensions, differing only in the containers roughness degree. In order to determine the degree of the containers top layers asperities a roughness profiles with using laser microscope were made for each. Punch pressures have been calculated while forward extruding. In the next step the deflection of parallel lines marked at the samples longitudinal sections were analyzed. The extruded samples were submitted to the microhardness testing. Numerical analyses of analogous microextrusion processes have been also conducted. Container surface roughness was modelled as a rigid triangular wave with a zero friction factor at the interface m =0. Punch pressures and shapes of extruded samples flow nets were determined. Conducted investigations revealed the possibility of receiving products with different mechanical properties obtained by the container roughness assorting.

PL

Celem badań było określenie rzeczywistego wpływu stopnia chropowatości powierzchni pojemnika na plastyczne płynięcie metalu w procesie współbieżnego mikrowyciskania pręta metalowego. Do badań użyto zestawu narzędziowego autorskiego projektu oraz wyżarzonego, aluminiowego drutu o średnicy 1.7 mm, dla którego wyznaczono charakterystykę materiałową. Zestaw składa się z dwóch modeli pojemników na wsad i prostokątnych matryc o tych samych wymiarach, różniących się stopniem chropowatości. W celu wyznaczenia stopnia chropowatości warstw wierzchnich pojemników na wsady dla każdego z nich wyznaczono profile z użyciem mikroskopu laserowego. W trakcie przeprowadzania prób współbieżnego wyciskania wyznaczono przebiegi ciśnień na stemplu dla poszczególnych próbek a następnie zarejestrowano deformacje linii równoległych naniesionych na przekrojach wzdłużnych wyciśniętych elementów. Otrzymane próbki poddano testom mikrotwardości. Następnie wykonano numeryczną analizę analogicznych procesów mikrowyciskania. Chropowatość pojemników zamodelowano w formie sztywnej trójkątnej fali z zerowym współczynnikiem tarcia na kontakcie m = 0. Wyznaczono kształty siatek de- formacyjnych wyciśniętego materiału oraz ciśnienia na stemplach. Przeprowadzone badania ujawniły możliwość wytwarzania wyrobów o różnych właściwościach mechanicznych, uzyskiwanych poprzez dobór określonej chropowatości narzędzia.

5

Nowa metoda mikro-wyciskania

Presz W., Cacko R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 253

123--128

PL

Postępująca miniaturyzacja urządzeń elektro-mechanicznych powoduje, że w szybkim tempie rośnie zapotrzebowanie na części metalowe o wymiarach nie przekraczających 1 mm. W pracy przedstawiono koncepcję tworzenia złożonych operacji technologicznych w odniesieniu do mikro-obróbki plastycznej w sekwencji liniowej zgodnie z kierunkiem ruchu roboczego maszyny. Zaprezentowano nowy jednooperacyjny proces złożony z mikro-wykrawania z taśmy, międzyoperacyjnego smarowania i następującego po nim mikro-wyciskania współbieżnego pręta. Proces ten dobrze nadaje się do mechanizacji ze względu na ominięcie trudności związanych z pozycjonowaniem wstępniaków w matrycy do wyciskania. Przeprowadzono wstępne symulacje MES tego procesu porównując je z wynikami doświadczalnymi.

EN

Evolving miniturization of the electro-mechanical devives causes rapid demand for metal parts of dimensions lower than 1 mm. A concept of complex technological operation design applied for micro-forming in linear sequence according to the press movement is presented. New one-operation process, consisting of tape micro-stamping, lubrication between operations and following forward rod micro-extrusion. This process is well suited for mechanization in view of omitting difficulties related with workpiece positioning in a die. Primary FEM simulations are performed and compared to results obtained during experimental procedure.

6

The experimental tool for micro-extrusion of metals

Piwnik J., Mogielnicki K., Gabrylewski M., Baranowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 2 spec.

195--198

EN

In paper the technological tools requirements, used for micro-extrusion of metals in cold and warm conditions are presented. The constructive principles for the micro-tools are also described. The influence of the size effect in a workpiece and a tool top layers roughness form on extrusion processes in microscale are showed. The tool, designed to an experimental verification of the size effect influence, in a tool roughness form, on the metal rod forward extrusion are presented. This tool is made in the form of two halves, joined together by the pegs and screws. It has bored two dies profiles with the same dimensions, the only difference is a degree of the containers roughness. That solution gives a possibility to specify the influence of the tool roughness degree on the extrusion forces, deformation process and a product quality. Described tool was designed in such a way to manufacture it with using conventional machining equipment.