Az inkrementális lemezalakítás már sok éve kutatás-fejlesztés tárgyát képzi, azonban a Machina Labs azon dolgozik, hogy a technológia végre megtalálja helyét az iparban is.
A forgácsoláson és a műanyagfeldolgozáson túl a hidegalakítás, azon belül is a lemezmegmunkálás a járműipar egyik fő mozgatórugója. A hagyományos, lemezsajtolási és lyukasztási eljárások azonban csak nagy termelési volumennél realizálódnak, hiszen a szerszámfejlesztés jelentős iterációt igényel. Az egyszerűbb, síkokból és szögekből álló alkatrészek előállításában a lézeres stancolás és a panelhajlítás már jó alternatívát jelent a hagyományos, présgépes megmunkálással szemben kis szériák esetén. Azonban, ha komplexebb, alakos felületeket szeretnénk kapni, a megoldás nem triviális.
A leginkább költséghatékony technológia talán a hydroforming, hiszen ekkor tulajdonképp csak a szerszám egyik felét kell legyártanunk, a másik fél szerepét a folyadék nyomása tölti be, mely a szerszámra nyomja a lemezt. De mi lenne, ha az additív gyártáshoz hasonlóan, tulajdonképp szerszám nélkül lennénk képesek a lemezalakításra?
A manapság egyre nagyobb aktualitást jelentő funkcionális prototípusgyártás, és kis szériás alkatrészgyártásból a lemezalakítás csak egyszerűbb alakzatok esetén tudta kivenni a részét. Az ISF (incremental sheet forming) megmunkálásnak köszönhetőan a nagyméretű, jellemzően szabadfelületekből álló alkatrészek, burkolatok, panelek is költséghatékonyan gyárthatóak, akár az első darabtól kezdve.
Maga az elgondolás nem újkeletű, de hasonlóan sok más technológiához, a megfelelő igény, számítástechnikai háttér, és szerszámtechnológia összjátékára van szükség, hogy egy-egy eljárás eljuthasson az ipari felhasználásba. A Machina Labs olyan rendszert fejlesztett, mely ipari robotok segítségével képes szabadfelületek formázására fémlemezekből, mely az alumíniumtól kezdve az acélon át a titánig képes az anyagok széles skálájának megmunkálására.
A technológia alapja, hogy egy merev keretre kvázi kifeszítjük a lemezt, ezt pedig egy ipari robot fogja egy gömbvégű szerszám segítségével képlékenyen alakítani. Az eljárás innen magától értetődőnek tűnhet, azonban itt nem állt meg a fejlesztés. Ahhoz, hogy az alakítani nem kívánt, tehát sík lemez ne deformálódjon, a lemezalakító erőt azt adott pontba kell koncentrálni. Itt jön a képbe egy második robot alkalmazása. Ez a robotegyüttes párban dolgozik, ahol az egyik robot benyomja a lemezt, a másik pedig a lemez ellenkező oldalán egyfajta ülék formájában megtámasztja azt, így az alakításra használt erő nem okoz a lemez síkjára merőleges terhelést. Az alakítást mindig egyfajta nyíróerő fogja végezni a két alakítószerszám közti pontban.
Az eljárás komoly informatikai hátteret igényel, hiszen a méretpontos darabok gyártásához a két robotvezérlést a lehető legpontosabban kell egymáshoz hangolni, hogy azok térben képesek legyenek egymást támogatni, eközben persze a folyamat alatt ébredő erőket, és robotszerkezetben fellépő feszültségeket is figyelembe kell venni, melyek közvetlenül vissza vannak csatolva a rendszerbe.
A technológia folyamatos fejlesztés alatt áll, de a Machina Labs már végez bérgyártást is, és az így nyert adatokat képesek visszaforgatni a technológiába, mely növeli a pontosságot. A gyártás során a robotok kialakítják az alakzatot, mely egyfajta görgőzéshez hasonlít, hiszen az alakítószerszámok csapágyazottak. Ezután a robot lecseréli a lemezalakító fejet egy szkennerre, mely segítségével képesek összevetni a kész alkatrészt a 3D modellel. Ezután a fejet egy maróórsóval ellátott másik fejre cseréli, amivel pedig a munkadarab kivágható a lemezből.
Az eljárás rendkívül releváns lehet a napjainkban egyre rövidülő termékfejlesztési láncban, mivel az alkatrésztervezés után pár órával elkezdődhet a termék gyártása. Ez drasztikus idő, és költségmegtakarítást jelet, mivel a szerszámfejlesztés és gyártás teljesen elhagyható. A technológia olyan nehezen alakítható anyagok megmunkálására is választ adhat, mint például az Inconel, vagy a titánötvözetek, ezáltal egyenes utat mutatva a repülőgép- és űripari felhasználás felé.
További információ: