Innomia

Innomia korzysta z technologii EOS celem optymalizacji procesu produkcyjnego komponentów dla branży motoryzacyjnej

„Dzięki chłodzeniu konformalnemu, cykl produkcyjny uległ skróceniu o 17%, a jakość elementu podłokietnika poprawiła się.”.

Inomia

Jakość plastikowych elementów w samochodach uległa znaczącej poprawie w ostatnich latach: złożoność, duża dokładność spasowania, atrakcyjny wygląd i faktura pozwalają zaspokoić potrzebę najwyższej jakości – nawet w drogich pojazdach. Producenci i dostawcy coraz częściej stosują bardziej zaawansowane technologicznie rozwiązania. Jedną z branż, w której działa czeska firma Innomia a.s., jest sektor motoryzacyjny. Firma stała się gorącym zwolennikiem technologii przetapiania proszków laserowych DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Portfolio produktów firmy obejmuje tworzenie prototypów, produkcję wkładek do form wtryskowych i odlewniczych, naprawę narzędzi i inne. Korzystając z technologii EOS, specjaliści od DMLS wspierają dostawcę części dla branży motoryzacyjnej, firmę Magna, w optymalizacji procesu produkcyjnego z użyciem form wtryskowych. Konieczne było ponowne opracowanie procesu chłodzenia. W tym przypadku chodzi o produkcję podłokietnika znajdującego się pomiędzy przednimi siedzeniami auta.

WYZWANIE

Wytwarzania plastikowych elementów do środkowego podłokietnika podjął się dostawca – firma Magna, klient firmy Innomia. Produkcja opiera się na klasycznym procesie formowania wtryskowego. Polega ona na stopieniu tworzywa sztucznego wypełnionego włóknem szklanym i wstrzyknięciu go do formy, gdzie zastyga. Następnie element zostaje wyjęty i jest już gotowy do wysyłki do producenta samo-chodów lub dalej, wzdłuż łańcucha dostaw. To tyle, jeśli chodzi o wersję uproszczoną.

W rzeczywistości mówimy o skomplikowanym procesie, w którym każdy krok musi idealnie pasować do reszty procesu. Ciepło płynnego materiału bazowego musi być rozproszone w całym narzędziu produkcyjnym, aby tworzywo mogło zastygnąć. Proces chłodzenia jest jednym z elementów stanowiących o jakości elementu. Dzieje się tak, ponieważ nierównomierne rozpraszanie ciepła może doprowadzić do odkształceń. Poza tym kontrola temperatury odgrywa znaczącą rolę w długości trwania procesu produkcyjnego. Im szybciej zostanie usunięte ciepło, tym szybciej zostanie wyjęty element i wykonany następny.

Wkładka używana dotychczas była wykonana ze stopu berylu z miedzią o ekstremalnie wysokiej przewodności cieplnej, a chłodzenie mogło odbywać się tylko z jednej strony wkładki. To oznaczało nierównomierny rozkład temperatur. Woda chłodząca musiała być bardzo zimna, zaledwie 16°C, aby odebrać taką ilość energii cieplnej, Przez to że temperatura powierzchni wkładki była wysoka (do 120°C) poziom wilgotności lokalnie wzrastał, co z kolei przyspieszało korozję. To wymagało kosztownego oczyszczania, koniecznego co 1-2 tygodnie. Jedynie twardość rdzenia formy wtryskowej zabezpieczała powierzchnie przed uszkodzeniem w trakcie rutynowych operacji czyszczenia.

ROZWIĄZANIE

Wobec powyższego projektanci w firmie Innomia zaczęli opracowywać nową wkładkę chłodzącą. Nadrzędnym celem stało się zaprojektowanie systemu, który by skutecznie usuwał ciepło nagromadzone w procesie produkcyjnym. Zespół postawił na użycie zinte-growanych kanałów chłodzących, co jest sprawdzonym rozwiązaniem wykorzystującym technologię DMLS i jednym z rozwiązań, które może zapewnić tylko proces wytwarzania przyrostowego. Firma zastosowała sprawdzony przez lata system EOSINT M270.

Średnica kanałów chłodzących wynosi zaledwie 3 mm. Wybrany metal to stal narzędziowa 1.2709. Proces produkcyjny – warstwowe nakładanie i topienie metalicz-nego proszku zgodnie z danymi 3D – pozwolił specjalistom z Czech zwiększyć wytrzymałość produktu przez zastosowanie dodatkowej obróbki, uzyskując twardość ponad 50 HRC. Takie własności mechaniczne gwarantują wysoką odporność na zużycie, a przez to obniżają koszty utrzymania. „Proces DMLS stosowany w systemie EOSINT M 270 pozwolił nam wyprodukować niezwykle wytrzymały element z użyciem sprawdzonej technologii i skrócić cykl produkcyjny” – wyjaśnia Luboš Rozkošný, dyrektor generalny firmy Innomia. „Dzięki kanałom chłodzącym, które z najwyższą precyzją zostały zintegrowane z elementem, sprostaliśmy głównemu wyzwaniu w procesie produkcyjnym, osiągając to przy ograniczonych kosztach”.

REZULTAT

Stworzenie systemu chłodzącego i produkcyjnego z zastosowaniem technologii przyrostowej przyniosło oczekiwane rezultaty. Rozkład
temperatur i związane z tym rozpraszanie ciepła są teraz dużo bardziej jednorodne. Ponieważ ciepło jest szybciej odprowadzane, zarówno z narzędzia jak i elementu, wystarczy woda o temperaturze 60 °C do schłodzenia elementu, co obniża zużycie energii. Powierzchnia wkładki nie rozgrzewa się powyżej 90 °C, co rozwiązuje problem miejscowego gromadzenia się wilgoci.
Dzięki firmie Innomia i technologii EOS, firma Magna odnosi korzyść dzięki wydłużonym okresom międzyprzeglądowym (5–6 tygodni).
Problem skraplania się wilgoci i możliwość korodowania powierzchni komór został całkowicie wyeliminowany. Kanały chłodzące są tak skuteczne, że długość cyklu produkcyjnego uległa skróceniu o 17%. W wyniku równomiernego, szybkiego odbierania i rozpraszania ciepła wyroby nie odkształcają się. Ma to bezpośredni i pozytywny wpływ na jakość i tempo produkcji. Skrócenie cyklu produkcyjnego i podwyższona jakość produktu końcowego to korzyści, które uzyskano jednocześnie. Po 370 000 cyklach, Innomia i Magna odnotowały poprawę wyniku firmy. W tym okresie całkowite oszczędności sięgnęły kwoty ok. 20 tys. euro.

Pavel Strnadek, kierownik działu utrzymania narzędzi w firmie Magna, jest bardzo zadowolony z rezultatów: „Kwestia chłodzenia to było coś, z czym borykaliśmy się od zawsze. Wiedzieliśmy jak ma wyglądać poprawiony produkt, ale jego produkcja była po prostu niemożliwa. Technologia przyrostowa pozwoliła nam dokonać przełomu. Byliśmy w stanie rozplanować kanały chłodzące dokładnie tak, jak chcieliśmy, a potem odpowiednio stworzyć rdzeń formy. Laser przetapia proszek metalowy warstwa po warstwie, więc w efekcie możemy uzyskać dowolny kształt. Jesteśmy bardzo zadowoleni z rezultatów. Konserwacja, jakość produktu końcowego, koszty i rozpraszanie ciepła są wprost idealne”. Technologia przyrostowa pozwala firmom z branży motoryzacyjnej dostarczać produkty o najwyższej jakości – Magna, jako dostawca części dla firmy Škoda, jest tego dobitnym przykładem.