OMIC和戴姆勒联手开发大尺寸部件用线材DED技术,3天内生产出一件卡车模具

2023 年 11 月 29 日

      2023年11月28日,来自俄勒冈州制造创新中心 (OMIC) 和卡车制造商戴姆勒正在合作探索可应用于大型注塑模具的送丝定向能量沉积 (DED)技术。他们的合作项目展示了电弧增材制造 (WAAM) 在缩短模具生产的交货时间方面的潜力,同时也预示了未来模具制造行业新的发展方向,其中增材制造在效率和创新方面发挥着至关重要的作用。探索 WAAM 的多材料打印和替代冷却技术的能力可以进一步增强模具制造工艺,有可能带来具有不同材料特性的混合工具和无需传统通道的创新冷却解决方案。

使用送丝 DED 工艺,卡车部件的注塑模具在 3 天内生产完成,而此类模具通常需要几周的交货时间。

利用 Gefertec 机器,OMIC在短短三天内就为大型模具生产了完整的型芯和型腔套件,包括内部随形冷却通道,而这一过程通常需要几周的时间。所制造大型模具的完整型芯和型腔组如下图所示,包括内部随形冷却通道,是在俄勒冈州 Scappoose 的 OMIC 工厂中的 Gefertec 机器上通过电弧增材制造 (WAAM) 或送丝 DED增材制造生产的。俄勒冈州立大学的 Mostafa Saber 博士协助了这项工作。

OMIC 的 Josh Koch 参与了该项目,该项目展示了制造模具工具可能具有的潜在响应能力。

注塑模具的增材制造通常采用激光粉末床熔合等工艺形式生产出体积较小的工具,通常是模具嵌件,仅为模具提供局部的随形冷却。戴姆勒是波特兰附近的一家卡车制造商,该公司的工程师对增材制造生产整个模具中的潜力很感兴趣,以便节省大型模具的交货时间。此外,DED 工艺还提供了许多实用的应用场景,包括冷却通道(该冷却通道不是直钻孔,而是增材制造以贴合模具表面)。

增材制造结合机加工生产的型芯和型腔,以及使用该工具集生产的塑料零件。

OMIC 执行董事 CraigCampbell 和业务开发经理 Joshua Koch 表示,使用增材制造生产模具所节省的交付时间是相当可观的。对于卡车制造商的模具来说,几周的交货时间是很常见的。相比之下,增材制造型芯和型腔在 Gefertec 机器上增材制造仅需 2 天。以这种方式制造的模具足够接近其最终形状,只需要额外一天的时间进行精加工。这种方法显著简化了新型和新兴注塑模具的生产,为戴姆勒的模具需求提供了快速响应的解决方案。

OMIC 使用 Gefertec WAAM 机器制造的模具样件。OMIC 为制造商提供了一种在投资增材技术之前使用和评估技术能力的方法。

Koch表示,其结果可能是戴姆勒能够以一种更加灵敏的方式获得满足新的和紧急的注塑成型需求的工具。他补充道:“要制造新工具,你只需要手头有电线即可。”

OMIC 是一个主要由俄勒冈州资助的组织,旨在为公私研发以及与制造商的工艺开发合作提供工具,机械加工和增材制造是其重点领域。该公司最近开设了增材创新中心,拥有多种增材制造技术,包括 DED、激光粉末床融合和粘合剂喷射技术。目前,有 38 家公司和三所大学与 OMIC 开展了合作,在其工厂的机器上评估新的制造设备或技术。(非会员也可以与该组织合作,只是价格更高。)OMIC增材创新中心于 2023 年开业,目前拥有粘合剂喷射机器( ExOne,现在的 Desktop Metal)、DED(Gefertec)和激光粉末床熔合(Renishaw),以及热等静压(Quintus)。即将添加的流程是通过Impossible Objects的系统进行基于复合材料的增材制造。


俄勒冈州立大学的 Mostafa Saber 博士也与 OMIC 合作开展 DED 模具项目。


OMIC 表示,这种集多种功能于一处的制造中心在太平洋西北地区的其他地方可能不存在。大型 Gefertec 机器是在美国运行的少数类似机器之一。Campbell 说:“我们为制造商提供了一种在将功能添加到自己的工厂之前使用、评估和开发增材制造应用程序的方法。”

OMIC 的增材创新中心于 2023 年开业,为该地区的制造商提供了太平洋西北地区一个设施中最广泛的增材制造能力组合。

Koch表示戴姆勒增选用材制造生产模具的想法仍然可以进一步推广,下一步可能是评估 WAAM 在同一构建中使用多种材料进行打印所提供的特殊自由度。在一件模具的生产过程中,其中一种金属被快速且廉价地加工用作工具的基体,而另一种金属仅被熔覆在表面上以获得所需的硬度和其他性能。

他指出,这也可能使随形冷却的不同想法成为可能。模具的冷却是否必须涉及水流环境是一处关键,这种使用环境的危险是容易带来管道锈蚀。另一种选择是使用导热金属。这里看到的模具的未来版本可能不涉及冷却通道,而是可能在工具的主体内部由铜制成,以确保热量的快速传递。工具仍然是工具钢,但仅在模具被压缩在一起的表面上,接触零件并实际进行成型的物理工作。

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