ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

ecoMold: Ανάπτυξη μιας οικονομικής μεθόδου για την παραγωγή καλουπιών που χρησιμοποιούνται στην έγχυση πλαστικού σε καλούπια και στη χύτευση με βαρύτητα

Το ecoMold είναι ένα ερευνητικό πρόγραμμα που χρηματοδοτείται  από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα, στα πλαίσια του προγράμματος ''Έρευνα με Συνεργασία''

Αριθμός έργου:   CRAF-1999-70424
Αριθμός συμβολαίου έργου: G1ST-CT2001-50096
Ημερομηνία έναρξης:   01-08-2001
Ημερομηνία λήξης:   01-08-2003
Διάρκεια:    24 μήνες

Αντικείμενο της Έρευνας

Αντικείμενο της έρευνας είναι η επέκταση των εφαρμογών των μεθόδων ταχείας προτυποποίησης Lasersintering, Lasergenerating, για την παραγωγή μεγαλύτερων προτύπων (εργαλείων).

Σκοπός είναι η ανάπτυξη μιας διαδικασίας ταχείας προτυποποίησης που θα προσφέρει τη δυνατότητα να κατασκευάζονται καλούπια μεσαίου ή μεγάλου μεγέθους στο ένα τρίτο του χρόνου και με 50-75% χαμηλότερο κόστος, σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους παραγωγής εργαλείων. Για την επιτυχή ανάπτυξη του προτεινόμενου συστήματος απαιτείται η χρήση εργαλείων CAD, ενώ πολύτιμη θα είναι και η συμβολή της ταυτόχρονης μηχανικής (simultaneous engineering στη διαχείριση του έργου.

Υποδομή

Κύριο μέλημα για τις βιομηχανίες σήμερα είναι να μπορούν να ανταποκριθούν στην παγκόσμια ζήτηση με μικρότερους κύκλους παραγωγής προσφέροντας ταυτόχρονα προϊόντα καλύτερης ποιότητας. Βασικός σκοπός τους λοιπόν είναι η μείωση του χρόνου εισαγωγής των προϊόντων στην αγορά.

Οι τεχνολογίες ταχείας προτυποποίησης έχουν ήδη εδραιωθεί στα αρχικά στάδια ανάπτυξης των προϊόντων, κατά τη δημιουργία του σχεδίου, συμβάλλοντας στην βελτίωση της επικοινωνίας μέσα στην επιχείρηση και στην επιτάχυνση της ανάπτυξης τους. Οι ιδιότητες των αντικειμένων που παράγονται με αυτές τις τεχνικές διαφέρουν σημαντικά από τη μηχανική συμπεριφορά αυτών που παράγονται με συμβατικές τεχνολογίες. Ειδικότερα για τα αντικείμενα που κατασκευάστηκαν με χύτευση πλαστικού σε καλούπι ή με χύτευση με βαρύτητα, οι ιδιότητες τους εξαρτώνται σημαντικά από τις παραμέτρους της παραγωγικής διαδικασίας. Για το λόγο αυτό δεν είναι δυνατό να χρησιμοποιούνται σε δοκιμές υπό πραγματικές συνθήκες. Η παραγωγή καλουπιών με συμβατικές τεχνολογίες απαιτεί πολύ χρόνο και υψηλό κόστος. Για να υπερπηδηθούν τα εμπόδια αυτά αναπτύχθηκαν οι μέθοδοι ταχείας προτυποποίησης Selective Lasersintering (SLS) and Lasergenerating (LG) με σκόνη μετάλλου με σκοπό την ταχεία παραγωγή καλουπιών.

Το σημαντικότερο μειονέκτημα των μέχρι σήμερα διαθέσιμων συστημάτων είναι η χαμηλή τους απόδοση, με αποτέλεσμα η παραγωγή αντικειμένων μεγάλου όγκου να είναι οικονομικά ασύμφορη. Το εύρος των εφαρμογών είναι επομένως πολύ περιορισμένο σε μικρά αντικείμενα με πολύπλοκη γεωμετρία. Η ζήτηση όμως για την ταχεία παραγωγή προτύπων μεσαίου και μεγαλύτερου μεγέθους αντικείμενων εξακολουθεί να είναι μεγάλη.

Επιστημονικοί Στόχοι

Το πρόγραμμα στοχεύει στην διεύρυνση των εφαρμογών των ήδη υπαρχόντων μεθόδων ταχείας προτυποποίησης (lasersintering και lasergenerating μεταλλικής σκόνης). Οι μέθοδοι αυτές χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πρότυπων εργαλείων - καλουπιών απαραίτητα για τις μεθόδους injection moulding και pressure die-casting. Η υπάρχουσα τεχνολογία στηρίζεται στις ιδέες της ταυτόχρονης μηχανικής και είναι ανταγωνιστική των συμβατικών τεχνολογιών διαμόρφωσης όπως το φρεζάρισμα και η κατεργασία με ηλεκτρική εκκένωση. Έχει αποδειχθεί ότι αυτή η μέθοδος έχει πολύ καλά αποτελέσματα όταν εφαρμόζεται για μικρά αντικείμενα με πολύπλοκη γεωμετρία. Η επέκταση του πεδίου εφαρμογής της μεθόδου σε μεσαίου μεγέθους αντικείμενα στηρίζεται στην ιδέα να διαιρείται το κάθε τεμάχιο σε υποτεμάχια, τα οποία θα κατασκευάζονται χωριστά και στη συνέχεια θα συναρμολογούνται.

Κάθε αντικείμενο αποτελείται από μια βασική γεωμετρία και κάποιες άλλες που ουσιαστικά καθορίζουν το σχήμα του. Οι βασικές γεωμετρίες θα αποτελούν προκατασκευασμένα σταθερής γεωμετρίας στοιχεία, τα οποία θα προσαρμόζονται αυτόματα στην γεωμετρία του καλουπιού. Η γεωμετρία σχήματος θα κατασκευάζεται με lasersintering ή lasergenerating πάνω στο στοιχείο σταθερής γεωμετρίας. Αφού ολοκληρωθεί η κατασκευή των υποτεμαχίων, θα συναρμολογούνται και έτσι θα ολοκληρώνεται ένα αντικείμενο. Η μέθοδος αυτή εξοικονομεί χρόνο από την μέθοδο ταχείας προτυποποίησης και συμβάλει στην ελάττωση των τάσεων που δημιουργούνται στο κατεργασμένο αντικείμενο, αφού ο παραγόμενος όγκος είναι κάθε φορά μικρός. Ο συνδυασμός των προκατασκευασμένων στοιχείων με την ταχεία προτυποποίηση οδηγεί στην άμεση παραγωγή καλουπιών μεσαίου μεγέθους σε περίπου ένα τρίτο του χρόνου και με 50 -75% χαμηλότερο κόστος, συγκρινόμενα με τις συμβατικές τεχνολογίες.

Η παρούσα έρευνα θα επικεντρωθεί κυρίως στη μέθοδο lasersintering η οποία είναι η πιο προηγμένη τεχνική. Εντούτοις, η ίδια προσέγγιση θα δοκιμαστεί και στη μέθοδο lasergenerating σε συνδυασμό με ένα καινούριο τρισδιάστατο σύστημα θέσης.

Partnership:

IFAM (Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung)
Cybamatic ltd.
Legazpi Moldes Lda
Modelltechnik GmbH
Polyline SA