Buton pentru lift - Accelerarea prototipării MIM cu Metal Binder Jetting

Industrie: Producător de matrițare prin injecție metalică

Aplicație: Ansamblu buton pentru lift

Tehnologie: Metal binder jetting Markforged

Materiale: Oțel inoxidabil 316L

Provocarea

 

PTI Tech este un producător global sub contract de componente turnate prin injecție de precizie, specializându-se în polimeri inginerizați și matrițare prin injecție metalică (MIM). În acest proces, metalul in formă de pulbere este amestecat cu un binder și apoi injectat sub o presiune mare în cavitatea unei matrițe. Piesele “verzi” trebuie să treacă printr-un proces de eliminare a binderului și sinterizare, ceea ce rezultă în obținerea de piese metalice de înaltă calitate și densitate mare.

 

PTI Tech se specializează în producerea de piese complexe, de înaltă precizie, pentru industrii esențiale, cum ar fi aero-spațiala, apărarea, dispozitivele medicale și aplicațiile industriale de vârf. PTI supune proiectele pieselor clienților săi unui proces de proiectare pentru fabricabilitate (DFM), pentru a se asigura că acestea pot fi produse în mod cost-eficient utilizând fie matrițare prin injecție de plastic, fie de metal.

 

Un producător major de lifturi utiliza capace de butoane și corpuri de butoane fabricate din oțel inoxidabil, cu un ansamblu suplimentar din plastic. Curățarea cu dezinfectanți puternici ducea la crăparea și deteriorarea filetelor de plastic. Producătorul avea o nevoie urgentă de a redesena corpul butonului și capacul ca un ansamblu integral din metal, mai durabil, utilizând Oțel Inoxidabil 316L.

 

Era necesar să aducă aceste piese rapid pe piață, astfel încât să poată fi adaptate la lifturile existente. Designul corpului butonului prezenta un set de cleme de reținere flexibile care trebuiau să fie suficient de subțiri pentru a putea fi flexate manual, dar să-și păstreze forma fără a crăpa.

 

PTI Tech avea nevoie de o tehnologie de fabricație care să poată produce o serie de piese reprezentative pentru producție, pe care clientul său le-ar putea utiliza pentru testare și validarea designului. Aceste piese trebuiau să fie similare, din punct de vedere al procesului și caracteristicilor fizice, cu piesele produse prin MIM, astfel încât PTI Tech să-și poată finaliza designul înainte de construcția uneltelor de producție.

 

“Contracția și densitatea finală pe care le obținem cu piesele produse prin binder-jetting sunt foarte similare cu cele ale pieselor realizate în matrițe prin injecție metalică.” — Gaetano Mariella, Director Tehnologic

Soluția

 

Metal binder jetting și matrițarea prin injecție metalică prezintă mai multe similitudini: ambele sunt procese de sinterizare a pulberilor metalice care produc piese cu proprietăți mecanice similare, conform unui raport realizat de PTI Tech. Acestea manifestă, de asemenea, un comportament similar de contracție în timpul sinterizării.

 

PTI Tech a ales tehnologia Metal binder jetting Markforged pentru a produce rapid o serie de prototipuri ale ansamblului butoanelor de lift, pentru a fi testate de client. Aceasta a realizat piese care prezentau un procentaj de contracție similar în timpul sinterizării, densitate și finisajul suprafeței comparabile cu piesele obținute prin matrițare prin injecție metalică, conform lui Neal Goldenberg, președintele PTI Tech. Piesa a îndeplinit cerințele, evidențiind o paritate semnificativă cu piesa finală MIM. Clemele flexibile și caracteristicile cu pereți subțiri au respectat cerințele de durabilitate ale PTI, asigurând că acestea nu se vor sparge în timpul instalărilor pe teren.

 

Fără tehnologia Metal binder jetting, PTI Tech ar fi trebuit să construiască o serie de unelte de pre-producție pentru a testa diferite grosimi ale clemei și alte variabile de design ale piesei. Acest proces ar fi durat până la 16 săptămâni, fiind necesară fabricarea unei noi unelte pentru fiecare iterație, subliniază Goldenberg. Utilizând tehnologia de Metal binder jetting, PTI Tech a putut efectua un proces detaliat de proiectare pentru fabricabilitate (DFM) și, în același timp, a reușit să livreze clientului mai multe serii de 275-300 de piese de pre-producție pentru testare – fără a recurge la unelte – în numai patru săptămâni.

 

Echipa de inginerie a clientului a fost capabilă să efectueze teste funcționale și distructive. A putut, de asemenea, să analizeze performanța structurală a pieselor prototip și să facă ajustări ale aspectului estetic și dimensiunilor, fără a investi în unelte fixe. Odată ce designul a fost finalizat, clientul a putut să comande uneltele MIM cu o încredere sporită.

 

Eliminând aceste etape, echipa PTI Tech estimează că utilizarea tehnologiei Metal binder jetting pentru producerea prototipurilor funcționale a economisit costuri de peste șase cifre și a redus termenele de dezvoltare cu mai multe luni. Acest proces rapid de dezvoltare a răspuns nevoii producătorului de a livra rapid aceste piese de retrofit pe teren. De asemenea, a consolidat reputația PTI Tech de a oferi satisfacție clienților cu piese de înaltă calitate în termene scurte. Acesta a oferit, de asemenea, clientului o încredere mai mare în capacitatea PTI de a livra piese de producție care să respecte termenul limită urgent.

Viitorul

 

Multe dintre proiectele PTI Tech reprezintă o provocare în fabricarea pieselor care necesită gândire profundă și soluționare extinsă a problemelor. Capacitatea de a construi rapid o serie de prototipuri reprezentative pentru MIM le permite membrilor echipei să testeze idei și să ajungă la o soluție mult mai rapid decât ar face-o prin prelucrarea mecanică a pieselor sau prin crearea uneltelor de pre-producție MIM pentru fabricarea lor.

 

De asemenea, acest proces oferă echipei PTI Tech o încredere mai mare în designul matriței lor înainte de a tăia vreun oțel pentru a fabrica un instrument de producție metalic, reducând astfel riscul.

 

Din moment ce Metal binder jetting poate oferi clienților PTI Tech piese pregătite pentru pre-producție atât de rapid, PTI Tech consideră că în curând va fi utilizat în locul prelucrărilor mecanice pentru a construi prototipuri de piese pentru mulți dintre clienții săi. Binder jetting ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru serii limitate de producție-punte, astfel încât clienții să poată începe asamblarea în timp ce uneltele de producție sunt încă în fabricație. În plus, acesta poate fi folosit pentru a produce piese de utilizare finală în volume mai mici, unde costul uneltelor pentru matrițarea prin injecție metalică ar putea fi prea mare. Având în vedere economiile de timp și costuri obținute în proiectul butonului de lift, pentru PTI nu există nicio îndoială că binder jetting constituie un avantaj competitiv semnificativ atât pentru PTI Tech, cât și pentru clienții săi.

 

„Binder jetting ne permite să scurtăm timpul de dezvoltare și să testăm mai multe idei simultan, să finalizăm designul piesei și să trecem direct la fabricarea uneltelor de producție.” — Neal Goldenberg, Președinte