Профили и пленки из полимерных материалов изготавливаются с использованием высокотехнологичной оснастки, геометрия которой точно согласована с реологическими свойствами перерабатываемых полимеров. Такая корреляция часто требует длительных итерационных циклов при моделировании и проведении экспериментов. Данные факторы существенно влияют на объем затрачиваемых финансов и времени и в перспективе серьезно угрожают экономике производства в странах с высоким уровнем оплаты труда.
 |
| Демонстрационная пресс-форма, изготовленная по аддитивной технологии (фото: IKV/Froels) |
Институт переработки пластмасс (IKV) при Рейнско- Вестфальском техническом университете Аахена (RWTH Aachen) совместно с партнерами CATS (Центр компьютерного анализа технических систем), ILT (Институт лазерной техники) и WZL (Лаборатория по изучению металлообрабатывающих машин) при Рейнско-Вестфальском техническом университете провели исследование на тему «Интеграционная технология производства для стран с высоким уровнем оплаты труда», разработали новый подход, позволяющий заменить эксперименты и анализ, осуществляемые вручную, на автоматический алгоритм производства. Однако данный алгоритм выявил, что требуемую геометрию современных изделий не всегда можно воспроизвести с помощью традиционных способов изготовления.
На помощь приходят аддитивные технологии, когда из железного порошка путем локального наплавления можно получить прочное изделие необходимой формы. Использование оптического способа обработки вместо механического расширяет свободу выбора: с одной стороны, возможно воспроизведение очень сложных контуров, а с другой стороны, исчезает ограничение в плане глубины обработки. Оснастку для экструзии профильной продукции больше не требуется собирать из множества пластин. Новая производственная технология позволяет сократить затраты на разработку и изготовление.
Неизбежно возникающая при наплавлении порошка шероховатость является одновременно и недостатком, и достоинством: на выходе продукции из формующего инструмента шероховатость должна быть уменьшена до определенной степени, чтобы поверхность производимого изделия имела приемлемое качество, однако также шероховатость существенно способствует улучшению характеристик промывания. Так, в ходе лабораторных испытаний выяснилось, что смена цвета в экструзионной оснастке, созданной с помощью аддитивной технологии, происходит на 25% быстрее, чем в инструменте, изготовленном по традиционной технологии.
Для демонстрации возможностей нового подхода специалисты, занимающиеся моделированием потока расплава, исследованием различных технологий переработки пластмасс и разработкой металлообрабатывающих машин, рассчитали характеристики экструзионной оснастки и изготовили ее с применением аддитивного метода. На примере созданного формующего инструмента была наглядно показана система производства, в которой расчет параметров осуществляется автоматически без длительных серий экспериментов. Оснастка была изготовлена за один полностью автоматизированный этап. Количество операций монтажа уменьшилось, а улучшение характеристик промывания позволило значительно ускорить смену цвета.
В настоящее время по заказу Немецкого научно- исследовательского общества (DFG) более 25 институтов Рейнско-Вестфальского технического университета Аахена совместно работают над проектом «Интеграционная технология производства для стран с высоким уровнем оплаты труда», предлагая перспективные решения, которые позволят европейским технологиям производства оставаться конкурентоспособными в будущем. Полученные знания и результаты служат основой для выполнения последующих проектов, в которых могут в различной форме принять участие различные заинтересованные предприятия и организации.
