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GERAÇÃO POR LASERPRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA

FABRICAÇÃO DE INSERTOS DE MOLDES COM

„CONFORMAL COOLING“ A PARTIR DA SINTERIZAÇÃO POR LASER (SLS)

LBC LaserBearbeitungsCenter GmbHIm Moldengraben 34 D-70806 Kornwestheim Telefon: + 49 7154/80 88 - 0 TeleFax: + 49 7154/80 88-28

E-Mail: [email protected] Internet: www.lasergenerieren.de

Representação Brasil:

Thilo BeranekCel: (011) 6655 0123Email: [email protected]


Geração por LaserPrincípio

Consultoria

Engenharia

Exemplos

Vida útil e manutenção

Como iniciar


Etapa de RefrigeraçãoAbertura do Molde/Extração

Fechamento do Molde

Rosca move para frente

Etapa de Preenchimento

Etapa de Recalque

Bico injetor está desligadoRosca move para trás

Processo (tempo) de moldagem por injeção

Fonte: Moldex3D


O que é refrigeração conformal ?� Desenho dos canais de refrigeração baseado no contorno do produto.

Fonte: EOS, Moldex 3D

Traditional Conformal


Vantagens dos canais de refrigeração conformal:

� Melhorar controle de temperatura no molde

� Redução do tempo de resfriamento em até 70%.

� Otimização da capabilidade do processo.

� O índice de refugo pode ser reduzido á zero.

� O material fica mais homogéneo e com uma qualidade superior.

� Não aparecem imperfeições na superfície

� Redução da necessidade de amostras para alcançar a qualidade final

� A aprovação do ferramenta mais rápida para o inicio da série (PPAP).

� O inserto e a peca em questão correspondem fielmente aos dados do CAD.


Maquina SLS –EOS M280

� Fonte de Laser: Faserlaser com 400 W de Potência

� Dimensões máx. para geração:X/Y Scanner, 250 X 250 mm, Eixo Z 300mm, controlado numericamente,Temperatura controlada até 100°C

� Atmosfera Protetora: Nitrogênio

� Matéria-prima utilizada para refrigeracaoconformal: Aço-ferramenta DIN 1.2709

Como fabrica refrigeração conformal ?

Processo (SLS – sinterização seletiva a laser):

� Sinterização ou fusão a laser é um processo de geração de uma peça, através da deposição e solda, camada por camada, de pó metálico por um raio laser.


Air conditioned manufacturing cell

A LBC oferece a fabricação de peças metálicas, através da tecnologia de geração por laser/SLS, desde 2004. Com isso, a LBC é pioneira, especialmente na fabricação de insertos com refrigeração conformal.

Desde 2006 a LBC utiliza as máquinas do tipo M270 da Fabricante EOS e teve sucesso em aumentar de forma consistente a aceitação e a demanda no Mercado Europeu.

Em Março de 2008, a capacidade produtiva foi elevada para duas máquinas e na semana 49/2009 foi instalada a 3a máquina. Em CW34/2011 uma M270 foi substituída pela geração mais nova M280.

Quem fabrica refrigeração conformal ?


Atualmente a LBC é a empresa com a maior capacidade produtiva disponível.

A LBC consome anualmente ca.1.600 kg do Aço-ferramenta 1.2709, com tendência de aumento.

ca. 95% das peças geradas por laser são Insertosinsertos para molde de injecção de plástico e alumínio.

ca. 4% das peças geradas por laser são Protótipos

ca. 1% das peças geradas por laser são peças seriadas

Cada galão equivale a 10kg de matéria-prima


� O modelo em 3D é cortado em camadas horizontais seguindo-se a espessura de camada especificada.

� A espessura de camada é de 40 µm.

� Com base nestes dados, a peça é produzida , camada por camada através da fusão do pó sobre a camada anterior e assim por diante.

� O Pó que não foi soldado, pode ser reaproveitado.

Do modelo CAD até a peça:

Calculo de camadas


Vídeo do processo de geração por laser:

http://www.youtube.com/watch?v=1LflqWEEVjo


Tratamento térmico:Tempera: 490-510 ° C por 6 h, para o arrefecimento, a

temperatura do forno deve ser controlada e reduzida de maneira uniforme, aprox. 2 ° C / min. Após alcançar 300° C, o arrefecimento não precisa ser mais controlada.

Diagrama de tempera 1,2709

Desconsiderar esta área

para tratamento térmico

Especificação de material 1.2709

Utilização:moldes para injeção de plástico, metais leves e fundição sob pressão, ferramentas de extrusão a frio, etc

Propriedades de materiais:Martensita endurecida, de baixa deformação, aço ferramenta com propriedades de alto tenacidade e limite de extensão e tração. Encolhimento uniforme de aprox. 0,09%.

Propriedades físicas:Condutividade térmica: 14,2 W / (m K) a 20 ° CCoeficiente de expansão térmica: 0,3 X 10 m / (mK) de 20 a 100 ° C

Resistência à tração: (saido do laser): aprox. 1,100 N / MMA ²Resistência à tração (HT tratada): max. 2,000 N / MMA ²Alongamento de ruptura (saido do laser): aprox. 11%Alongamento de ruptura (HT tratada): aprox. 3,5%Dureza após a geração do laser: aprox. 33 -37 HRCDureza após tratamento térmico: aprox. 52 -54 HRC

1,2709 propriedades específicas:Rugosidade da superfície após o jateamento: Rz 40 - 60 µPrecisão componente: aprox. ± 0,05 mm, dependendo do tamanho do componente

Menor espessura da parede: 0,3 - 0,4 milímetros


H-13 (1.2344) 420 SS (1.2083) H-11 (1.2343) 1.2709

Elasticidade max 0,2% Rp0,2 1520 MPa 1360 MPa 1400 MPa 1980 MPa

Resistência a tração Rm 1830 MPa 1780 MPa 1600 MPa 2040 MPa

Alongamente max A sem valor sem valor sem valor 3,50%

E-Module 210000 MPa 200000 MPa 215000 MPa 236000 MPa

Dureza 52 - 54 HRC 48 - 52 HRC 52 - 54 HRC 52 - 54 HRC

Densidade 7,8 kg / dm³ 7,8 kg / dm³ 7,8 kg / dm³ 8,04 kg / dm³

Coefficiente de dilatação térmica 12,6 X 10-6 m/(mK) 11,0 X 10-6 m/(mK) 11,0 X 10-6 m/(mK) 10,3 X 10-6 m/(mK)

Resistênica a corrosão não sim não sim

Comparação dos tipos de aços com o 1.2709 (Böhler W722)


Aço ferramental 1.2709

Este cubo de amostra em 1.2709 tem uma densidade de 8,1 kg/dm³.

ampliação: 50 vezesConclusão laboratorial: não metálicos, inclusões predominantemente oxídica.Sem poros notáveis


Aço ferramental 1.2709

Este cubo de amostra em 1.2709 tem uma densidade de 8,1 kg/dm³.

Tratamento térmico (dureza 52 HRC)Amostra metalográfica: gravado com Beraha IIampliação: 50 vezesConclusão laboratorial: não metálicos, inclusões predominantemente oxídica.Sem poros notáveis


Os insertos gerado por laser são produzido geralmente em 0,5mm de sobre medida.

As faces externas geradas por laser não são completamente homogénea.

Afim é necessário de ter pelo menos 0,3mm de remoção em cada face. Esse sobre medida também compensa as variações do tratamento térmico.

Após usinagem da sobre medida o polimento é possível com pequenas restrições (vide amostras).

Para um acabamento de altíssimo brilho como usado em lentes de faróis, é recomendado utilização de aplicação de cromo duro

Para aplicações de superfícies, a temperatura não pode ultrapassar 480°C.

Acabamento de superfícies:



Consultoria

Engenharia

Exemplos


Como iniciar


O processo de geração por laser é um serviço oferecido pela LBC.

Desde 2004 a LBC conseguiu acumular um vasto e extenso know-how. Este conhecimento, gerou uma base sólida para a execução dos mais diversos desafios colocados pelos nossos clientes.

Especialmente para clientes novos, o receio inicial é posto de lado, através de uma discussão / aconselhamento detalhados sobre o processo.

Após esclarecimento das duvidas e conhecimento dos processos fica facilitado a decisão do cliente.

Esta e a base para um bom trabalho conjunto e a chave para o nosso sucesso.

Consultoria :



Consultoria

Engenharia

Exemplos


Como iniciar


A figura mostra os canais de refrigeração de um inserto em operação a mais de 24 meses.Geometria:Elipse vertical 1,3 mm x 1,8 mmcorresponde Ø 1,53 mm2 circuitos 1x 4-vezes paralelos

1x 5-vezes paralelosoperação com 6 bar e filtroRefrigeração com água O comprimento total de todos os canais equivale a12.500 mm!

O tempo de resfriamento foi reduzido pela metade!

Exemplo de Insertos produzidos

Informação :


Information:

http://youtu.be/QfKGkqEB1AM


Ferramentais complexos exigem projetos desafiadores para se obter com perfeição, o controle da temperatura próxima a peça. O projeto ao lado requereu uma sólida experiencia por parte do projetista. Isso permitiu a realização deste sistema de canais.Aqui foram fabricadas 8 ramificações com Ø 3 mm, com comprimentos idênticos, a partir de uma entrada de 10mm. Isto garante que em cada canal teremos o mesmo fluxo de fluido refrigerante..

Informação:



Informação:


Ferramentais complexos exigem projetos desafiadores para se obter com perfeição, o controle da temperatura próxima a peça. O projeto ao lado requereu uma sólida experiencia por parte do projetista. Isso permitiu a realização deste sistema de canais.Aqui foram fabricadas 8 ramificações com Ø 3 mm, com comprimentos idênticos, a partir de uma entrada de 10mm. Isto garante que em cada canal teremos o mesmo fluxo de fluido refrigerante..


Exemplos de insertos produzidos

Canais em serie com formato complexo.

Informação :


Simulação

Termográfica:


http://www.youtube.com/watch?v=7CaAaFnGERU


Canais em serie com formato complexo.


Informação :


Esse inserto resolveu um problema de sobre aquecimento o processo de moldagem. O duto de resfriamento de Ø 6mm é localizado paralelamente ao contorno externo.


Informação :


Incerto de refrigeração produzido por geração laser, para um molde de um raspador de gelo para pára-brisas. Através da integração dos canais próximos do contorno, foi possível reduzir o tempo de ciclo de 80 segundos para 40 segundos.


Informação :


Molde de 4 cavidades com insertos de resfriamento.Estes insertos trazem duas vantagens. Uma redução enorme em tempo de ciclo e a otimização no processo de injeção.


Informação :


Este inserto simples com refrigeração de contorno possibilitou uma redução de tempo do ciclo de 28%.


Informação :


Inserto refrigerado em 1.2709 de 52 x 52 x 135 mm

A construção vertical foi uma exigência do cliente, mesmo assim possibilitou um tempo de construção de 12cm³ por hora.


Informação :


(lado injecao)

Werkzeugseitig erfolgt die Einspeisung über 2 Kreisläufe.Im Einsatz teilt sich ein Kreislauf in 5 etwa gleich lange parallele Temperierläufe auf.Der zweite Kreislauf dient der separaten Temperierung der Vorkammer. Die Kühlquerschnitteentsprechen Ø 3 mm.

Information:Exemplo de Insertos produzidos

Informação:


(lado extrator)Hier erfolgt die Anbindung über 3 Kreisläufe.2 Kreisläufe versorgen symmetrisch in parallelen Linien je eine Hälfte des Einsatzes.Der 3. Kreislauf versorgt die kleineren Dome ebenfalls in parallelen Linien.Die Kühlquerschnitte der Kreisläufe 1+ 2 entsprechenØ 2,5 mm.Kreislauf 3 entspricht Ø1,6.

Information:Exemplo de Insertos produzidos

Informação:


Information:

Exemplo de uma otima solucao para reduzir a temperatura existente no molde

fatos Anterior posteriorCiclo 90 s 40 sCapabilidade do processo Nenhum Muito bomPressão da agua 58 psi (4 bar) 58 psi (4 bar)Temperatura da agua 25°C 25°CTemperatura da parede superior do molde

135°C 55°C

Temperatura da parede inferior do molde

35°C 30°C

Refrigeração superior Nenhuma Equivalente Ø 1.8 mm

Refrigeração inferiorØ4 mm geometria espiral, soldado a

vacum

Ø4 mm geometria gerado a laser

Marcas de chupagem Sim NãoQualidade da pea Ruim Excelente


Informação :


Calculo ROI

peça / ano 40.000 pcs

numero de cavidades 1 pc

ciclo convencional (anterior) 90 sec

ciclo gerado a laser (posterior) 40 sec

hora / maquina injetora 44,50$

Custo de inserto gerado a laser com desenvolvimento incluso 5.778,50$

maquina hora / ano refrigeração convencional 1.000 h

maquina hora / ano refrigeração a laser 444,44 h

Economia horas maquina 555,56 h

Economia anual 24.722,22$

tempo de amortizção 2,80 month

Valores em USDExchange rate of 1.27 $ for 1 €



Inserto com refrigeração completa em todo contorno, mesmo com os 5 furos passantes da peca.


Informação :


4 Insertos na placa250x250mm.


Informação :


Information:Redução de volume gerado por laser

Redução efetiva de custo de fabricação

Aumento de rentabilidade do produto.

Melhor aproveitamento da capacidade do laser

Significado de uma tecnologia hibrida

Hibrido: Geração a laser sobre uma base de 1.2709 usinada


Information:

1.2709 (Böhler W722 VMR) e disponível em bitola ate Ø122 mm ou 150 x 150 mm quadrado.

O uso de 1.2343 (H13) ou 1.2083 (SS420) não é possível !!Alto risco de trinca.

Material indicado:

Trinca em uma base hibrida1.2083 (SS420) (tratada)

Hibrido: Geração a laser sobre uma base de 1.2709 usinada


Inserto gerado a laser sobre uma base com usinagemconvencional possibilitou uma redução de custo em 50%.

Inserto de molde com base hibrida.

Informação :


Informação :


Inserto gerado a laser sobre uma base com usinagemconvencional possibilitou uma redução de custo de 60% e gerou uma redução de ciclo de 30%.


Informação :


Inserto gerado a laser sobre uma base com usinagemconvencional. Geometria de refrigeração clara e estruturada com fluxo otimizado.


Inserto gerado a laser sobre uma base com usinagem convencional. Sem base híbrida, este projeto não seria viável economicamente.

Informação :



Gaveta oscilante gerado a laser sobre uma base híbrida. Sem o uso de solução híbrida, este inserto não seria economicamente viável.

Informação :

Inserto de molde com base híbrida.


customer picture by courtesy ofMANN+HUMMEL GmbH

Inserto com refrigeração de contorno produzido em 1.2709 em substituição de inserto de beryllium (Ampco).Devido a 40% de fibra de vidro das pecas injetadas, tinha que ser substituído a cada 8 semanas.O inserto hibrido já esta em uso 1½ ano sem desgate.

Informação :



Informação :

Inserto de molde com uma base hibrida.

Inserto gerado a laser sobre uma base com usinagemconvencional possibilitou uma redução de custo de 60%.


Informação :

Inserto de molde com uma base hibrida.

Inserto gerado a laser sobre uma base com usinagem convencional possibilitou uma redução de custo de 50%.



Consultoria

Engenharia

Exemplos


Como iniciar


Para uma longa duração dos insertos com refrigeração de contorno devem ser observadas algumas regras.Os detalhes destas regras estão no tópico manutenção.

Como mostrado na comparação dos materiais, as especificações mecânicas do aço 1.2709 são melhores do que outros aços para moldes. Portanto, não há razão para que insertos gerados a laser tenham uma menor vida útil do que insertos produzidos convencionalmente.

Os termo de garantia devem ser negociados caso a caso com a LBC.

Expectativa de vida util:


Pré-condição para execução e manutenção de refrigeração de contorno

Uso de filtro de água adequado.

Circuitos de contorno de refrigeração deve ser conectado separadamente.

Se existe uma obstrução do duto pode ser eliminado com ultra-som.

Obstruções de cálcio pode ser removidos com acido cítrico ou acido ascórbico.

Antes de estoque o molde limpar os dutos com ar comprimido.



Consultoria

Engenharia

Exemplos


Como iniciar


Como iniciar:

1. Necessitamos do modelo 3D do inserto que deve ser otimizado. Não há necessidade dos dutos de refrigeração neste inserto, nos cuidamos disso.

2. Seria desejável de conhecer-mos os periféricos do inserto.

3. Enviem os arquivos 3D do inserto em formato Parasolid, Step or Iges para:[email protected] ou direto para [email protected]

4. LBC fará uma analise de geometria, calcula o tempo de fabricação, os custos de engenharia para o desenvolvimento dos dutos e o preço de uma base híbrida se necessário.

5. LBC enviará um Email com os custos e prazo de entrega.Observação: O prazo de entrega inicia após o esclarecimento dos detalhes técnicos. Isto significa após recebimento dos dados aprovados para produção.


Muito obrigado por sua atençaõ

Informações adicionais:

www.lasergenerieren.de

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