Kokil Kalıp Parçalarını Daha Verimli Tasarlayın!
Döküm, genellikle tüm sağlamlık ve ağırlık gereksinimlerini karşılayan karmaşık parçaların verimli bir şekilde üretilmesi için ideal bir çözüm sunar. Döküm prosesi, talaşlı imalata kıyasla minimum atık üretir ve karbon fiber takviyeli plastikten bileşen üretmeye kıyasla önemli ölçüde daha düşük kalıp maliyetleri içerir. Geleneksel deneme-yanılma yöntemleri veya yoğun enerji tüketimi numune üretimi uzun geliştirme sürelerine neden olabilir, bu da özellikle zaman ve maliyet verimliliğinin önemli olduğu durumlarda bunları uygunsuz hale getirir. İşte bu noktada döküm prosesi simülasyonu rekabet avantajı sağlar. Deneyimli ve yetenekli bir kullanıcı hem geliştirme süresini hem de enerji yoğun prototip döküm sayısını azaltabilir, böylece dökümhanelerin en sıkı takvimleri bile karşılamasını ve uygun maliyetli üretim elde etmesini sağlar.
Zaman kısıtlamaları dökümhanelerde sık karşılaşılan bir zorluktur. Bu örnekte, üretici Rosenbauer iki yıl içinde hibrit motorlu bir itfaiye aracı (Şekil 1) geliştirmeyi ve üretmeyi hedeflemiştir. Aracın hem güvenlik hem de hibrit araç standartlarını karşılamak için yapısal bütünlüğü korurken hafif olması gerekiyordu. Çünkü hafif bir itfaiye aracı batarya sürüş menzilini artırır ve çevikliği geliştirir, bu da özellikle şehir içi trafiğinde oldukça yarar sağlar.
Geliştirme ekibi, kapı çerçevelerini üretmek için bir döküm prosesi kullanmayı tercih etti. Aşırı malzeme israfı ve yavaş işleme hızı nedeniyle frezelemeyi reddettiler. Ayrıca karbon fiber takviyeli plastiği de engelleyici takım ve üretim maliyetleri nedeniyle elediler.
Mettec, çok dar bir zaman dilimi içinde sıkı üretim toleranslarını karşılama zorluğuyla karşı karşıya kaldı. Bu zorluğun üstesinden gelmek ve maliyet etkinliğini sağlamak amacıyla ve sınırlı üretim hacmi göz önüne alındığında, ekip kapılar için kokil kalıba döküm prosesini kullanmaya karar verdi. Yeni üretim sürecinin temeli olarak önceki kapı tasarımının bir CAD modelini kullandılar.
Eski Kapılar Kapanıyor - Tasarım ve Besleyiciler Güncelleniyor
Orijinal çerçeve tasarımı stabilizasyon için X şeklinde bir eleman içeriyordu, ancak ilk simülasyonlar önemli miktarda porozite nedeniyle döküm için uygun olmadığını gösterdi (Şekil 1), bu da kapının yapısal bütünlüğünü tehlikeye atacak ve üretim sırasında hurda oranını artıracaktı.
Mettec, parçanın stabilitesinin ve ağırlığının hala sağlanması ve daha da önemlisi sıkı programa uyabilmeleri koşuluyla tasarımı değiştirme fırsatına sahipti. Uzmanlar, parçada daha verimli besleme yolları oluşturmak ve poroziteyi azaltmak için S şeklinde bir tasarım (Şekil 2) önerdi. Bu tasarım değişikliği, parçanın yapısal bütünlüğünü korurken, malzemeden tasarruf sağlayarak kapıları daha hafif, daha uygun maliyetli ve sağlam hale getirdi.
Ekip daha sonra besleme sistemini optimize etmeye odaklandı. Katılaşmayı iki farklı konfigürasyonla simüle ettiler (Şekil 2, sol: döküm pozisyonu 1; sağ: döküm pozisyonu 2). Ancak her iki versiyon için de simülasyon sonuçları dökümde porozite olduğunu ortaya çıkardı ve bu da hurda oranlarının artması veya bileşenin stabilitesinin tehlikeye girmesi riskini doğurdu.
Poroziteyi azaltmak için dökümcüler her iki besleyici tasarımını birleştirerek çerçeve boyunca toplam 16 besleyici yerleştirdi. Daha önce porozitenin çoğunun meydana geldiği yerlerde, özellikle de iç S'nin çerçeve ile kesiştiği yerlerde besleyici boyutunu artırdılar. Bu besleyici konfigürasyonuyla yapılan katılaşma simülasyonu, dökümdeki bazı alanlarda hala potansiyel porozite olmasına rağmen önemli bir iyileşme gösterdi (Şekil 3).
Poroziteyi tamamen ortadan kaldırmak ve böylece stabilite gerekliliklerini karşılamak için dökümcüler S şeklindeki yapının daha geniş desteklerinin her birine ek bir besleyici eklediler (Şekil 4). Simülasyon sonuçları, bu son besleyici konfigürasyonunun uzun vadede dökümdeki poroziteyi etkili bir şekilde önleyeceğini doğruladı. Bu bilgiyle Mettec'teki uzmanlar, optimize edilmiş besleme sistemini kullanarak bir kalıp üretti.
Yeni Kapılar - Döküm Hataları İnceleniyor ve İstenen Kalite Sağlanıyor
Dökümhane ekibi ilk seri dökümleri başarılı bir şekilde numune almak için kullanabiliyordu, ancak soğuk döküm nedeniyle yeni dökümleri reddetmek zorunda kaldılar (Şekil 5). Hatayı tanımlamak, temel nedenlerini belirlemek ve karşı önlemleri tanımlamak için Mettec, tüm süreci gerçek süreç parametreleriyle simüle etti. Kalıp dolum simülasyonu (animasyonlu Şekil 4), orta dikme alanında soğuk bir metal cephesi oluştuğunu gösterdi ve ekibin başlangıçta soğuk birleşme hatasından şüphelenmesine yol açtı.
Daha ileri incelemeler, bu hatanın nedenleri olarak çok düşük kalıp sıcaklıklarını veya çok yavaş dolumu eledi. Bunun yerine, yetersiz kalıp havalandırması ıskartaya neden oldu ve sözde soğuk birleşmenin sıkışmış hava olduğu ortaya çıktı. Hatayı önlemek için Mettec bir plaka deseni entegre etti ve kalıba ek havalandırma delikleri ekledi (Şekil 6), bu da hatasız seri üretimle sonuçlandı.
Hatalar Hızla Ortadan Kaldırılıyor
Başlangıçta, araç geliştiricileri bu kadar dar bir zaman dilimi içinde bir dökümün sağlam bir şekilde tasarlanmasının ve hatta üretilmesinin imkansız olacağından korkmuşlardı. Ancak bu endişeler yersiz çıktı: Dökümcüler, döküm tasarımını hızlı bir şekilde ayarlayarak daha az malzeme kullanırken parçanın dengeli kalmasını sağladılar. Sağlam bir döküm süreci geliştirdiler ve programı tehlikeye atmadan beklenmedik hataları ortadan kaldırdılar. Bu da araç geliştiricilerinin hem maliyet hem de zaman tasarrufu sağlayan bir üretim sürecinden faydalanmalarını sağladı.
Sonunda ekip, artık itfaiyecilerin olay yerlerine daha hızlı ulaşmasına yardımcı olan hafif bir döküm parçayı başarıyla üretti. Döküm süreci simülasyonu, sağlam bir üretim sürecine hızla ulaşmak için çok önemliydi.
