Drukowanie silikonowych osłon do obróbki plazmą

Dowiedz się, w jaki sposób silikonowy druk 3D może być nowym rozwiązaniem na etapie maskowania podczas obróbki powierzchni. Firmy APS Coating Solutions i Lynxter wspólnie stworzyły i przetestowały niestandardowe narzędzia maskujące drukowane z silikonu w warunkach natrysku plazmowego.

Przeczytaj więcej o tej udanej współpracy między APS Coating Solutions i Lynxter oraz jej wynikach w naszym artykule.

OBRÓBKA POWIERZCHNI I DRUK 3D – DRUKOWANIE SILIKONOWYCH MASEK DO PROJEKCJI PLAZMOWEJ

Schemat: projekcja plazmowa – Źródło: Powłoki APS

Natryskiwanie plazmowe odbywa się pod ciśnieniem atmosferycznym i służy do wzmacniania części przeznaczonych do użytku w ekstremalnych warunkach.

Zgodnie z osadzonym materiałem, możemy uzyskać następujące korzyści:

– Lepsza odporność na zużycie i ścieranie.

– Lepsza odporność na wysokie temperatury i utlenianie.

– Lepsza rezystywność lub przewodność elektryczna.

Powłoki uzyskane tą metodą są stosowane w wielu sektorach: lotniczym, motoryzacyjnym, energetycznym, obronnym…

APS COATING SOLUTIONS

Założona w 1968 roku firma APS COATING SOLUTIONS specjalizuje się w nakładaniu powłok w procesie suszenia.

Od prototypów po produkcję masową, APS Coatings opracowuje i stosuje najbardziej odpowiednie powłoki funkcjonalne, aby zwiększyć wydajność wielu części mechanicznych w każdym środowisku.

Budynek APS Coating Solutions, Noisiel

Firma APS Coatings, specjalizująca się w nakładaniu powłok metodą natryskiwania cieplnego i fluidyzacyjnego, inwestuje w nowe technologie obróbki powierzchni i stale modernizuje swoje narzędzia przemysłowe.

To właśnie w tym kontekście innowacji Lynxter i APS Coatings współpracowały nad opracowaniem silikonowych rozwiązań maskujących do druku 3D.

W KIERUNKU NOWYCH ROZWIĄZAŃ MASKUJĄCYCH Z SILIKONOWYM DRUKIEM 3D

W kwietniu 2022 r. Lynxter ogłosił zaproszenie do składania projektów w ramach rozwoju nowej gamy materiałów do produkcji addytywnej. Zaproszenie miało na celu wybranie firm wykorzystujących elastyczne części (typu silikon, poliuretan, TPU) do sesji próbnej w zakresie maskowania, uszczelniania, zastosowań narzędziowych itp. APS Coatings była jedną z wybranych firm.

Po kilku dyskusjach Lynxter i APS Coatings zidentyfikowały dwa przypadki części maskujących do wydrukowania. Maski te będą używane do natryskiwania plazmowego ceramiki na części dla sektora lotniczego i obronnego.

W pierwszym przypadku Lynxter wykonał około 240 masek o wymiarach 25 mm x 7 mm x 5 mm, które zostały po prostu zamieszczone na obszarach, które musiały zostać osłonione.

Damien POMAREDE, inżynier ds. materiałów i procesów w APS Coating Solutions, wyjaśnia, w jaki sposób silikonowy druk 3D może być innowacyjnym rozwiązaniem maskującym, przyspieszającym walidację prototypów lub produkcję małych i średnich serii.

Jaki był Twój problem, wyzwanie związane ze współpracą?

Damien Pomarede: W tym programie mieliśmy stosunkowo złożony protokół maskowania, zasadniczo ręczny. Jego wykonanie wymaga od operatorów dużej zręczności, uwagi i samokontroli, co wiąże się z wysokim ryzykiem utraty jakości.

Ten tryb pracy może być odpowiedni do okazjonalnej produkcji kilku prototypów, ale nie jest kompatybilny ze wzrostem obciążenia i regularną produkcją. Konieczne było zatem ulepszenie naszych metod poprzez usprawnienie tego etapu maskowania.

Wykorzystaliśmy już nasze możliwości druku SLA 3D do opracowania rozwiązania maskującego. Specyfikacje drukowanych materiałów nie były jednak kompatybilne z procesem produkcyjnym.

Cele współpracy z Lynxter były dwojakie

– Po pierwsze, chcieliśmy odkryć koncepcję wielomateriałowej drukarki 3D opracowanej przez Lynxter i ocenić wydajność drukowanych silikonów. Ta praca jest częścią bardziej globalnej refleksji prowadzonej przez APS Coatings, mającej na celu zidentyfikowanie dźwigni poprawiających naszą wydajność przemysłową. Drukowanie masek i narzędzi jest jednym z nich.

– Drugim celem była ocena integracji drukarki 3D jako narzędzia w naszych procesach rozwojowych i produkcyjnych oraz jej wpływu na naszą organizację i metody działania. Skutki w zakresie projektowania, produkcji i czasu testowania, przydatności do potrzeb i wyników ekonomicznych były dokładnie monitorowane.

Druk 3D 27 części z silikonu w 30 minut

Dlaczego warto wybrać elastomerowy druk 3D do natryskiwania plazmowego?

DP: Obecnie używamy wielu silikonowych masek do części zamiennych powlekanych metodą plazmową. Nasze opinie są takie, że niektóre preparaty silikonowe pozwalają nam uzyskać maski odporne na piaskowanie i natryskiwanie plazmowe, o przyzwoitej trwałości. Rozwiązanie to ma również tę zaletę, że jest łatwe w montażu i demontażu, gwarantując jednocześnie precyzyjne wyznaczenie i pozycjonowanie zamaskowanych obszarów na częściach.

W większości przypadków ilość i powtarzalność całkowicie uzasadniają inwestycje poczynione w rozwój i produkcję tego typu masek bardziej tradycyjnymi metodami z naszymi podwykonawcami.

W przypadkach, w których zaprojektowanie masek silikonowych lub innych rodzajów oprzyrządowania nie jest możliwe, musimy uciekać się do bardziej tradycyjnych metod maskowania, opartych na zastosowaniu samoprzylepnych taśm maskujących przystosowanych do natryskiwania termicznego. W tym przypadku szybkie i opłacalne opracowanie silikonowego rozwiązania maskującego drukowanego w 3D ma sens.

Maskowanie: Zastosowanie silikonowych masek drukowanych w 3D

Jakie są zalety tej nowej technologii w procesie produkcyjnym?

DP: Główne korzyści, które identyfikujemy, są 4 rodzajów:

>Reaktywność w projektowaniu rozwiązań maskujących

Własny druk 3D pozwala nam skrócić czas między opracowaniem projektu, jego produkcją i testowaniem w rzeczywistych warunkach. Szybsze reagowanie na prośby naszych klientów jest prawdziwą zaletą.

>Dokładność opracowanych rozwiązań maskujących

Druk 3D pozwala nam zwielokrotnić pętle sprzężenia zwrotnego, a tym samym reagować w bardziej odpowiedni sposób na potrzeby aplikacji. Zastosowanie dostosowanych masek pozwala nam zwiększyć jakość wykończenia obrabianych części.

>Dostosowanie do mniejszych serii

Technologia ta pozwala nam znacznie ograniczyć inwestycje w siłę roboczą i koszty materiałów/usług podczas opracowywania naszych masek i narzędzi. Umożliwia nam to rozważenie konkretnych rozwiązań, bardziej wydajnych i skutecznych niż taśmy maskujące, dla mniej powtarzalnych lub mniejszych programów. Również w tym przypadku nasza zdolność do doskonalenia się niezależnie od wielkości produkowanej serii jest głównym wyzwaniem.

Maski z nadrukiem silikonowym po 2 warstwach projekcji plazmowej

>Zabezpieczenie łańcucha produkcji

Od projektu maski po produkcję, a co za tym idzie, produkcję części dla klientów, integracja tej technologii pozwala nam skonsolidować nasze know-how oraz kontrolować nasze koszty i czasy realizacji znacznie dokładniej niż w tradycyjnym modelu opartym na podwykonawstwie.

Wyzwaniem dla APS Coatings jest wzmocnienie zaufania klientów poprzez integrację zdolności produkcyjnych masek dostosowanych do każdej geometrii.

Czy to rozwiązanie jest możliwe do zintegrowania jako rozwiązanie maskujące w sektorze obróbki powierzchni i powlekania?

DP: Nasze pierwsze spostrzeżenia są pozytywne: części wyprodukowane przy użyciu masek przeszły wszystkie nasze kontrole jakości. Maski wytrzymały co najmniej dwa cykle natryskiwania bez utraty swojej funkcji i zapewniły skuteczne rozgraniczenie powlekanych obszarów.

W niektórych przypadkach konieczne będzie spełnienie pewnych wymogów prawnych w celu zakwalifikowania zastosowanego preparatu silikonowego. Prace te są w toku w APS Coatings.

Wreszcie, wydajność drukarki 3D wydaje się być zgodna z naszymi potrzebami, ponieważ wykazano, że liczba masek wymaganych do wyprodukowania jednej partii może zostać wydrukowana w ciągu około dziesięciu godzin.

Silikonowe narzędzia maskujące przed i po natryskiwaniu plazmowym.

PODSUMOWANIE OPERACJI MASKOWANIA ZA POMOCĄ DRUKU 3D

PODSUMOWANIE OPERACJI DRUKU 3D

Testy te potwierdziły następujące ustalenia:

– Uproszczone i zoptymalizowane procedury przygotowania i stosowania określonych masek.

– Skuteczne wyznaczanie najbardziej kłopotliwych obszarów.

– Łatwiejsze usuwanie zadziorów i lepsza jakość wykończenia.

– Maski są odporne na strumień natrysku i mogą być ponownie użyte przez co najmniej dwa cykle.

Maski po zerowym, jednym i dwóch cyklach natryskiwania plazmowego.

Aby rozszerzyć swoje badania nad rozwiązaniami maskującymi do obróbki powierzchni, Lynxter kontynuuje produkcję większych i bardziej złożonych części za pomocą S600D i S300X do suchej obróbki powierzchni, takiej jak malowanie proszkowe.

To nowe rozwiązanie umożliwia szybką produkcję niestandardowych masek, które można ponownie wykorzystać i dostosować do dowolnego kształtu obrabianej części.

Co najważniejsze, silikonowy druk 3D zapewnia wzrost wydajności na etapie maskowania i znacznie ogranicza złożony proces.