Кейс · Технологическая оснастка
Формы для выкладки карбонового обвеса мотоцикла печатают в 10 раз быстрее, чем фрезеровали
Обвес для спортивного мотоцикла формуют с помощью специальной оснастки. Раньше её фрезеровали из МДФ, но одной формы хватало на один-два производственных цикла, после чего требовалось изготавливать новую.
В качестве альтернативы напечатали разборную форму из ABS с углеволокном. Ресурс использования формы достиг 100 циклов, срок изготовления сократился в десять раз, а себестоимость — вдвое.
О проекте
- Клиент
- Изготовитель композитных изделий
- Отрасль заказчика
- Автомобили и транспорт
- Задача
- Изготовление оснастки для выкладки карбона с помощью 3D-печати
- Материал
- ABS+CF
- Оборудование
- Дизайнер ХЛ ПРО
- Время печати
- 2 рабочих дня на ферме из 20 принтеров
Задача
Требовалось изготовить разборную технологическую оснастку взамен фрезерованной из МДФ. Её производство занимало много времени, а ресурса хватало на один-два цикла.
Решение
Оснастку напечатали из ABS с углеволокном. Этот материал обладает повышенной жёсткостью и меньшей усадкой. Формы сохраняют заданную геометрию при изготовлении каждой последующей детали.
Обвес состоит из нескольких элементов, включая обтекатели и накладку на топливный бак. Для каждого из них сделали свою матрицу.
Что учесть
- Поверхность формы требует постобработки. Печать оставляет слои, и они будут видны на детали. Части склеивают, грунтуют и шлифуют до гладкой поверхности. На снимке ниже показана форма после обработки.
- Крупную форму изготавливают из нескольких частей. Элементы печатают по-отдельности, а затем соединяют в единую конструкцию.
- Углеволокно обладает абразивными свойствами. ABS-CF ускоряет износ сопла и других компонентов принтера, поэтому для печати необходимо использовать стальное сопло. Конструкция принтеров ПИКАСО 3Д адаптирована для печати композитными материалами.
Процесс: от сканирования мотоцикла до изготовления карбонового обвеса
Мотоцикл сканируют дважды: без обвеса и с ним.
Сканирование без обвеса позволяет определить точки крепления и расположение компонентов. На основе полученной модели проверяют посадку, исключают деформацию при установке и задают безопасное расстояние до нагревающихся частей мотоцикла.
Сканирование с установленным обвесом помогает сохранить исходную геометрию: согласно требованиям спортивный обвес должен соответствовать заводскому дизайну.
Аэродинамику считают в программе, которая выявляет области, вносящие наибольшее сопротивление в воздушный поток. Коэффициенты лобового сопротивления сравнивают с исходной геометрией мотоцикла, чтобы оценить, что характеристики с новым обвесом не ухудшились.
Для смоделированных элементов печатают оснастку из материала, способного выдержать формование в автоклаве. Её склеивают, после чего грунтуют и шлифуют до получения гладкой поверхности.
Оснастку очищают и наносят на неё разделительный состав. Затем выкладывают несколько слоёв заранее раскроенного препрега и накрывают их разделительной плёнкой, которая предотвращает неконтролируемое растекание связующего в автоклаве. Поверх размещают дренажно-впитывающий материал. Он обеспечивает отвод воздуха и способствует равномерному распределению давления. Подготовленную оснастку вакуумируют в течение нескольких часов.
Препрегу, который использован здесь, для полимеризации нужны температура 110 °C и давление 6 атмосфер — для равномерного распределения связующего. После изготовления деталь достают и обрабатывают по кромкам. По желанию заказчика поверхность покрывают лаком или окрашивают.
Кому и где может пригодиться
В этом проекте печатную оснастку использовали для изготовления обвеса мотоцикла, но технология применима и в других областях.
- Автоспорт — воздуховоды, каналы охлаждения тормозов, элементы аэродинамики.
- Спортивный инвентарь — например, велосипедные сёдла или вёсла для рафтинга.
- Судостроение — перья руля, кожухи и элементы палубного оборудования.
- Авиация и космос — небольшие обтекатели и зализы.
Похожие кейсы
Другие проекты, где оснастку печатали вместо фрезеровки.
Подойдёт ли 3D-печать для вашей детали?
Расскажите про задачу — ответим, подходит ли печать, подберём материал и посчитаем время печати и себестоимость.