Roboty zbudują formy odlewnicze

Roboty zbudują formy odlewnicze

Naukowcy z Fraunhofer Institute, wspólnie z Modell- und Formenbau oraz KUKA Robotics, konstruują robota, który wspierać będzie pracowników fabryki w procesie produkcji wielkich odlewów. Formy takie wykorzystywane są do odlewania potężnych śrub napędzających statki towarowe pływające po oceanach. Formy takie są również wykorzystywane w sektorze energii odnawialnych do odlewania elementów turbin wiatrowych.

Tradycyjny proces odlewania jest niezwykle skomplikowany i kosztowny, gdyż większość czynności robotnicy wykonują ręcznie. Naukowcy z Fraunhofer wierzą, że wykorzystanie robotów pozwoli produkować ogromne formy odlewnicze szybciej i taniej. Automatyzacja procesu może obniżyć jego koszty nawet o jedną trzecią.

Naukowcy z Fraunhofer, skonstruowali już robota KUKA, który wytwarza formy odlewnicze bezpośrednio z bloków masy formerskiej. Formy takie są następnie wypełniane stopionym metalem. Stworzono także złożone oprogramowanie, które w oparciu o algorytmy wylicza i wskazuje robotowi optymalną ścieżkę oraz najlepiej dopasowane do zadania narzędzia. Torsten Felsch z Fraunhofer, zarządzający zespołem, poinformował, że pierwsza prezentacja robota została już wykonana w zakładzie Modell- und Formenbau.

Naukowcy z Fraunhofer wciąż pracują nad kolejnym robotem KUKA, który mógłby wytwarzać modele służące za wzorce form odlewniczych. Robot taki zastąpiłby proces ręcznego budowania modeli warstwa po warstwie. Tradycyjnie, robotnik wycina pojedyncze warstwy i układa je na sobie.

Dzięki zautomatyzowaniu przez naukowców z Fraunhofer procesu, robot KUKA miesza dwuskładnikową pianę z poliuretanu oraz drugiej, nieznanej, utwardzającej substancji. Następnie, nakłada jedną warstwę piany na drugą.

Felsch porównał ten proces z inną nowatorską techniką, nazywaną szybkim prototypowaniem FDM (Fused Deposition Modelling). System FDM opiera się na budowaniu modelu poprzez nakładanie kolejnych warstw z tworzywa sztucznego, które w formie cienkich włókien podawane są przez dyszę, w których następuje podgrzanie. Wprost z dyszy, stopiony pręt tworzywa nakładany jest na poprzednio nałożoną warstwę i następuje wstępne łączenie. Modele wykonywane są z tworzywa ABS, łatwego do usunięcia poprzez wypalanie. Odlewnicza forma ceramiczna powstaje w ten sposób, że na model wykonany zgodnie z techniką FDM nakładane są kolejne warstwy masy ceramicznej. Operacja ta jest powtarzana kilkakrotnie tak, aby uzyskać wymaganą grubość formy. Po nałożeniu ostatniej warstwy ceramicznej, forma wygrzewana jest w piecu elektrycznym w temperaturze około 9 tysięcy stopni Celsjusza. W tej temperaturze model odlewniczy zostaje wypalony, powstaje wnęka, do której z kolei wlewane jest ciekłe tworzywo metalowe. Po zakrzepnięciu metalu odlew oczyszcza się z pozostałości masy ceramicznej.

Felsch stwierdził, że w odróżnieniu od procesu FDM, ich technika nie wymaga pracy w kontrolowanym i specjalnie spreparowanym do tego celu środowisku. „Chcemy mieć możliwość realizować proces w normalnym środowisku produkcyjnym.” – powiedział.

(lk)