A kompozitok hagyományos fúró és maró technológiákkal történő megmunkálása komoly kihívásokat jelenthet a különleges anyagtulajdonságok miatt. Ezek az anyagok nagyon abrazívak, ami jelentősen csökkenti a szerszámok élettartamát. Ráadásul az alacsony hővezetési képességük miatt a keletkező forgács gyakran nem tud kellő mennyiségű hőt elszállítani a munkadarabról. Ilyenkor egy rossz vagy elhasznált szerszámmal való munka a mátrix anyag megégéséhez vagy megolvadásához vezethet. A rétegelválás és a töredezés is további, az anyagszerkezetből adódó problémákat jelent. Mivel fúrás és marás során is egyszerre csak egy alakzat megmunkálása folyik, egy összetett kompozit alkatrész elkészítése nagy szerszámozási költségekkel, és lassú ciklusidőkkel jár.
A vízsugaras vágás alternatívát jelenthet, mivel a különféle méretű és alakú furatok sokkal rugalmasabban készíthetők el vele, ám ez a technológia is okozhat rétegelválást. A Foto-Megmunkálás (Photo-Machining) ezzel szemben egy olyan megoldás, amely lehetővé teszi a kis méretű, összetett alakzatokkal rendelkező kompozit anyagok sorjamentes megmunkálását. A következőkben bemutatásra kerülő folyamatot az amerikai Ikonics Micro Machining Solutions fejlesztette ki.
Egy Foto-Megmunkálással könnyedén előállítható alkatrész
Ez a technológia nem képes az előbb említett megoldások teljes helyettesítésére, de bizonyos alkatrészek esetén jelentős előnyökkel szolgál. Foto-Megmunkálással nagy felületen, akár egyszerre több furat, üreg és mintázat is készíthető, amely bizonyos esetekben 75%-al rövidebb gyártási időket is eredményezhet.
A Foto-Megmunkálás két, már meglévő technológiát ötvöz, a homokfúvást és a fotolitográfiát. A folyamat egy fotolitográfiával előálított maszk elkészítésével kezdődik, amely a szükséges alakzatoknak megfelelő “ablakokkal” rendelkezik. Ezt az öntapadós maszkot rá kell helyezni a kompozit alapanyag felületére, majd ezt követően a kívánt alakzatok homokfúvással hozhatók létre.
Foto-Megmunkálás: 40 perc; Vízsugaras vágás: 2,75 óra; Fúrás: 4 óra
A Foto-Megmunkálás 200 mikronos felbontással rendelkezik, ami lehetővé teszi a kis méretű furatok és összetettebb alakzatok precíz megmunkálását is. Ez a technológia olyan területeken jelenthet nagy termelékenységbeli növekedést, ahol bizonyos ismétlődő, sok elemből álló mintázatokat kell az egyes alkatrészeken kialakítani. A homokfúvás technológiájából adódóan a furatok oldalfala kúpos lesz, aminek a pontos értéke a furat átmérőjétől és az anyag vastagságától is függ, de átalában egy 0,5 – 15° közötti érték.
Mivel a maszkok is véges élettartammal rendelkeznek, a megmunkálási mélység korlátozott. Az elérhető furatmélység továbbá függ a mátrix anyagtól, az erősítő szálak anyagától, és az előállítani kívánt alakzat típusától is. Általánosságban elmondható, hogy a Foto-Megmunkálás 5 mm-es anyagvastagságig teljes mértékben megfelelő. Átmenő furatok esetén a furatok átmérőjének pontossága és az ismétlési pontosság is +/- 50 mikronon belüli.
Az Ikonics elmondása szerint ez a folyamat nem égeti meg a kompozitot, nem keletkezik sorja és rétegelválás sem lép fel. A szerszámozási és beállási költség igen alacsony, és mivel egyszerre több furat gyártása is lehetséges, ciklusidő többé már nem a furatok számának függvénye. További előny, hogy a maszkok is viszonylag gyorsan elkészíthetők, így az esetleges változtatások is gyorsan és olcsón végrehajthatók.
forrás: mmsonline.com