FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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案例:Zeiss Comet 三维扫描仪——机械零部件、注塑件

案例:Zeiss Comet 三维扫描仪——机械零部件、注塑件

2020-08-06 15:11

丹麦Unika公司是一家中型企业,它在注塑件生产方面拥有扎实的专业知识,受到世界各地客户的肯定。凭借卓越的品质,甚至竞争对手也向该公司购买产品。包括蔡司三维光学扫描系统COMET、三坐标测量机CONTURA在内的蔡司测量解决方案为其保驾护航。

       执着于精度:Frank Fynbo是丹麦塑料零件制造商Unika的测量实验室经理

       现在是凌晨四点。Frank Fynbo打开了测量室的灯。在丹麦中部的Ans,四个小时以后太阳才会升起。这位测量实验室经理先喝了一口小咖啡,然后打开了LYngbakkevej Street生产车间同事为他准备的盒子。盒子里是各种塑料零件和用于生产这些塑料零件的复杂金属注塑模具。

       当Frank的妻子和孩子还在睡觉时,他已经在操作ZEISS COMET系统检查一批零件,“我喜欢这么早来这里,”54岁的他说,“早上比较安静,我可以更聚精会神地测量尺寸。”

  △ZEISS COMET 三维扫描仪正在对水泵的塑料外壳进行激光扫描

  精度是独特卖点

       几分钟后,一个塑料部件被放到转台上,发出深蓝紫色光芒。ZEISS COMET的三维测头将结构光投射到组件上,它的相机捕捉光的反射,然后软件使用三角测量来确定表面每个点的位置——三维尺寸,可以精确到百分之几毫米。

      生产注塑件的公司很多,但只有少数公司达到Unika的质量水平。精度是重要独特的卖点;甚至竞争对手也在这里订货。例如,全球领先的水泵生产商Grundfos就在附近的Bjerringbro生产自己的注塑件。但是对于复杂的零件,他们也喜欢使用Unika的技术,并交换测量数据,因为Grundfos也依赖ZEISS机器来保证质量。

  △只需要几分钟,Frank Fynbo就可以完成

  ZEISS COMET 三维扫描仪的测量设置。

      在很短的时间内,水泵外壳的虚拟三维数据就会出现在显示器上。鼠标点击几下,就可以得到假彩色偏差对比,显示零件与Grundfos提供的CAD设计数据的偏差。红色区域的材料太厚,蓝色区域的材料不足。Frank Fynbo点击三维模型中的一些点,软件就会显示出这些点的准确偏差值。这位训练有素、自1989年以来一直在Unika工作的工具制造工对此很满意。一切都在预期的公差范围内。在购买ZEISS COMET 之前,Unika必须将部件送到外部服务提供商进行检查,这样做成本高昂,而且花费时间大幅增加。

  从ZEISS COMET到计算机:真实零部件的精确图像转换成三维模型。

  几乎一切都是绿色:ZEISS COMET在这个水泵外壳上只发现了微小的偏差。红色区域的材料太厚,蓝色区域材料不足。

  冷却时的注意事项

  每分钟都有新的塑料部件在这里生产:该注塑模具的上下模以80吨的力结合在一起,然后热塑料射出并凝固。不久之后,模具打开并释放高温部件。

  离开注塑机后,塑料件在传送带上冷却。完工的注塑件被收集在盒子里,并交给客户。

       测量结果并不总是这样令人满意。在注塑成型中,将温度高达350度的热塑性材料注射到压力高达2000bar的模具中,在Unika较大的注塑机中,注塑模具通过高达1500吨的力结合在一起。水或油流过模具,以受控的方式降低温度,直到零部件凝固。当机器臂在一分钟后将其从机器上取下并放在传送带上时,她仍然很烫,无法触摸。只有24小时候它才会冷却下来,并形成较终的形状。

       在此之前它可以弯曲或扭曲,在较坏的情况下会无法使用。由于在注塑方面丰富的工艺知识和Frank  Fynbo的细致,这种情况在Unika很少发生。

        在新产品的批量生产开始时,对于关键部件,Frank并不仅依赖于光学三维测量。他的测量室内还有一台ZEISS CONTURA G2三坐标测量机,用于接触式测量。Frank 有时在这里检查塑料零件,更多的是Unika在现代机床上制造的金属注塑模具。模具的任何偏差都会在以后的注塑过程中反映出来,导致产品不合格。

Unika依赖于蔡司的精度:有了ZEISS COMET 和ZEISS CONTURA,可对注塑模具及零件进行高精度测量。

结合使用的蔡司机器

Unika于2010年购买ZEISS CONTURA后,Frank 一直在使用该系统。他还负责操作2014年购买的一台ZEISS DURAMAX测量机,该机器用于在车间中进行快速的质量控制。若测量任务增加,毫无疑问下一台机器也将来自蔡司。

Frank说:是机器和软件打动了我们,我们较大的客户Grundfos也只使用蔡司的机器
由于其光学测量原理,ZEISS COMET统一的不充了 ZEISS CONTURA的接触式测量局限性。用于COMET的ZEISS colin3D软件也与用于蔡司但坐标机器的ZEISS CALYPSO软件兼容。光学测量数据保存为STL文件,并加载到ZEISS CALYPSO 软件中。这使光学测量和接触式测量的叠加成为可能,并对目标偏离值和实际值作出更详细的说明。所有数据都是永久存储,并且在客户要求时随时可用。
 
小零件,大挑战
ZEISS COMET自2017年开始投入运行。这台机器要测量的部分几乎没有大头针的针头大:用于眼镜架铰链的胶针。Fynbo回忆说:“由于它的尺寸太小,我无法在ZEISS CONTURA三坐标测量机上测量,所以我们选择了ZEISS COMET 3D扫描仪。当然,如今它不仅能测量眼镜架的胶针,还能测量各种塑料部件或工具。提供用于不同量程范围的四个镜头组。在蔡司为期两天的培训课程中,Frank Fynbo学习了如何操作3D测头。”我可以马上开始测量,但当然我每天都在学习。
ZEISS COMET在逆向工程中也发挥着重要作用。有时客户带来的零件没有CAD数据,有时甚至只有木制的模型,他们的要求是,“用塑料把它制造出来”。若缺少设计数据,可以使用ZEISS COMET系统生成设计数据。该工作以部分自动化的方式进行;完成的CAD文件由Unika的设计工程师进行微调。然后以迭代方式完成流程的其余部分,该工具通过数据制造,数据一先由ZEISS COMET测量,并与CAD数据进行比较。如果一切正常,则将工具安装在注塑机上,用塑料制造一些部件。用ZEISS COMET再次检查这些部件。如果有偏差,则使用ZEISS CONTURA对工具进行返工,并以更高的精度进行测量。然后再次安装工具,整个过程重新开始,直到较后一切都合格。

         Frank Fynbo 目前正在与一席执行官Bo Johansen和董事会Steen Johansen讨论购买另一台ZEISS CONTURA.这台机器将位于生产注塑件的上层车间。该车间实施三班倒作业,24小时连续运行,然后由员工连续检查质量。Frank笑着说:“我早上就可以多睡一会儿了”。

精密塑料零件需要精密注塑工具。来自蔡司的CONTURA三坐标测量机确保其在Unika的质量。

服务热线:0755-82953613

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