Пресса

Пресса |

Инновация компании EMAG eldec: аддитивное производство обеспечивает более высокую точность при индукционном нагреве.

Изготовление индукторов для индукционного нагрева традиционно представляет собой трудоемкий технологический процесс с большой долей ручной работы. Несмотря на многолетний опыт и высокий уровень мастерства работников, которые изготавливают эти прецизионные инструменты, данный метод изготовления имеет определенные технологические границы. Так, например, все изделия, изготавливаемые с использованием ручного труда, имеют небольшие отклонения. Даже если эти отклонения без проблем компенсируются, все равно при смене инструмента все время приходится вносить корректировки. Это известно каждому наладчику, а также всем, занятым в сфере промышленного производства. Еще одним ограничивающим фактором являются размеры индуктора. Чем меньшим должен быть размер индуктора и чем сложнее его форма, тем более сложным является процесс его изготовления – вплоть до момента, когда вручную его изготовить уже не получится. Этот «статус-кво» сохранялся до тех пор, пока не появилась новая технология – аддитивное производство, при помощи которой можно достичь качественно нового уровня в процессе индукционного нагрева.

Оптимальный поток охлаждающей жидкости благодаря аддитивному производству индукторов
Аддитивные технологии при изготовлении индукторов
Монтаж контура на ножке индуктора
Установка для индукционной закалки MIND L 1000 предприятия EMAG eldec

Доктор наук Дирк Шлессельманн, начальник отдела НИОКР в сфере прикладной техники компании EMAG eldec, увлеченно смотрит на лазер, который мигает над слоем порошка. Из порошка с использованием технологии SLM (Selective Laser Melting - выборочная лазерная плавка) постепенно формируется контур витка индуктора.

«Для меня это одно из самых интересных новшеств», – заявляет доктор Шлессельманн. «Я могу всего с одним промежуточным этапом перейти от конструкции непосредственно к изготовлению витка индуктора».

На этом промежуточном этапе подготавливаются машинные данные для аддитивного производства – это, так называемый, препроцессинг или предобработка данных. Только благодаря правильному ориентированию «выращиваемой» детали в рабочей зоне и разработке поддерживающих элементов можно обеспечить оптимальные качество поверхности, соответствие размеров и срок службы.

В среднем изготовление витка индуктора занимает от 8 до 16 часов. Затем изготовленный из медного сплава инструмент подвергается термической обработке для обеспечения оптимальной электропроводимости материала. После этого виток припаивается к ножке индуктора - эта операция пока так и осталась ручной. «Теперь индуктор уже можно использовать, и я выполняю первые тесты. Таким образом, я могу в еще в понедельник загружать подготовленные данные в станок, а в среду уже проверять первые обработанные детали в измерительной лаборатории. Все это ошеломительно быстро», – говорит доктор Шлессельманн.

Аддитивное производство обеспечивает идеальный поток охлаждающей жидкости

Но скорость, по большому счету, не единственное преимущество, которое дает новая технология, с точки зрения конструирования она также открывает совершенно новые возможности.

«Одним из самых сложных вызовов при индукционном нагреве является оптимальное охлаждение индуктора. Для сведения нагрева и связанного с ним термического расширения индуктора к минимуму через контур циркулирует охлаждающая жидкость. Только таким образом можно обеспечить долгий срок службы. Благодаря использованию аддитивных технологий, мы в настоящее время можем конструировать индукторы таким образом, чтобы гарантировать оптимальный поток охлаждающей жидкости», – объясняет доктор Шлессельманн. Для этого в компании EMAG eldec делают ставку на сочетание экспертных инженерных знаний и программного обеспечения для числового моделирования. Программное обеспечение используется для расчета и анализа потока охлаждающей жидкости. Если, например, возникают «мертвые зоны», в которых поток охлаждающей жидкости замедляется или завихрения в индукторе, то эти места можно оптимизировать посредством целенаправленной адаптации топологии. Таким образом, устраняются места с повышенной температурой и достигается равномерный и, по возможности, сильный поток. Технология SLM гарантирует точное соблюдение геометрии в процессе изготовления и, таким образом, идеальное охлаждение индуктора.

«Это высокоточное соблюдение конструкционных данных является еще одним плюсом данной технологии. Точность напечатанных и пропаянных витков индуктора гораздо лучше по сравнению с изготовленными вручную. Для обеспечения требуемой точности мы пользуемся трехкоординатными измерительными устройствами. Таким образом обеспечивается оптимальное качество каждого индуктора, который выходит за ворота компании», – продолжает доктор Шлессельманн.

Новая технология позволяет получать детали со сложной геометрической формой

Доктор Шлессельманн думает не только об уже перечисленных инновациях этой производственной технологии, есть и еще одна «изюминка», если говорить о ее преимуществах:

«Впервые при конструировании индукторов мы больше не связаны по рукам ограниченными возможностями процесса изготовления. Теперь мы можем получать индукторы с такой геометрической формой, изготавливать которые вручную было невозможно. Тут я прежде всего имел в виду очень маленькие и филигранные индукторы, которые открывают возможность использования индукционного нагрева для совершенно новой номенклатуры деталей. В этой области мы вместе с нашими заказчиками идем непроторенными путями, и это действительно увлекательно», – поясняет доктор Шлессельманн.

А то, что эта технология действительно работает так надежно, как здесь описано, уже подтверждено в рамках полевых испытаний с избранными клиентами в компании EMAG eldec. Доктор Шлессельманн сообщает следующее: «До сих пор мы получали только позитивную обратную связь от клиентов. Что касается срока службы, мы пока еще не можем сделать окончательный вывод, однако полученные до сих пор результаты указывают на то, что индукторы, изготовленные методом SLM, служат значительно дольше. У одного из наших заказчиков индуктор, полученный при помощи аддитивных технологий, уже прослужил почти вдвое больше обычного, и при этом на индукторе нет никаких следов износа».

Аддитивное производство как часть концепции High Precision Tool System предприятия EMAG eldec

Новая производственная технология является частью ”наступления” EMAG eldec в сфере качества обработки, в результате которого компания собирается поднять процесс индукционной закалки на совершенно новый уровень.

HPTS – High Precision Tool System (высокоточная инструментальная система) – так EMAG eldec называет этот комплекс мероприятий, с помощью которого компания собирается полностью изменить всю отрасль.

«Все началось с конструирования нашей новой установки индукционной закалки MIND L 1000», – объясняет Андреас Эндманн, начальник отдела сбыта систем закалки предприятия EMAG eldec. «Новая установка отличается чрезвычайно прочной конструкцией, что обеспечивает особо высокую точность. Примерно в то же время мы начали экспериментировать с аддитивными технологиями, и нам быстро стало ясно, что появилась уникальная возможность для того, чтобы поднять индукционную закалку на совершенно новый уровень качества. Чтобы не потерять преимущество прочной конструкции самой установки и высокой точности индукторов из-за неточной установки инструмента в станок, мы сконструировали для этой установки совершенно новую конструкцию ножки индуктора и соответствующий разъем крепление индуктора, 3D-Coil Connect. Это новшество, в сочетании с упомянутой выше трехмерной измерительной системой для напечатанных индукторов обеспечивает непрерывный высокоточный процесс индукционной закалки без высокозатратной подгонки при смене инструмента. Это усовершенствование действительно имеет чрезвычайно важное значение», – добавляет в конце Андреас Эндманн.