W ośrodku badawczym MDF (Manufacturing Demonstration Facility), działającym w ramach ORNL (Oak Ridge National Laboratory), przeprowadzono badania, mające dowieść potencjału wytwarzania przyrostowego metalowych form do produkcji struktur kompozytowych na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego.
Typowe formy tego typu powstają w procesie obróbczym z bloków litego metalu. Podczas obróbki, w celu otrzymania żądanej geometrii formy, usuwane jest nawet 98% materiału. Tak duży udział odpadów procesowych w całkowitych kosztach materiałowych przekłada się na niską efektywność ekonomiczną. Tymczasem w procesie wytwarzania przyrostowego metodą WAAM (wire arc additive manufacturing), nawet wobec konieczności przeprowadzenia wykończającej obróbki skrawaniem, straty materiałowe nie przekraczają 10% użytego surowca.
Co więcej, wytwarzanie przyrostowe umożliwia integrację w konstrukcji formy zaawansowanych funkcji, takich jak chłodzenie konformalne, co nie byłoby możliwe do uzyskania konwencjonalnymi metodami fabrykacji. Jak zauważa Andrzej Nycz z ORNL, im bardziej skomplikowana geometria wyrobu, tym większa efektywność ekonomiczna wytwarzania przyrostowego.
W ramach projektu badawczego, metodą WAAM, przy użyciu surowca w postaci drutu ze stali nierdzewnej ER410, topionego i osadzanego łukiem spawalniczym w osłonie gazowej, wydrukowano matrycę i stempel formy. Powierzchnie robocze obu elementów poddano obróbce wykończającej, na pozostałych obszarach pozostawiając charakterystyczną dla technologii WAAM warstwową strukturę.
Przeprowadzone testy wykazały pełną funkcjonalność i strukturalną wytrzymałość tak otrzymanej formy. Potwierdzono także, że wdrożenie wytwarzania przyrostowego form w praktyce przemysłowej umożliwia szybsze i bardziej ekonomiczne wprowadzanie nowych detali kompozytowych do produkcji seryjnej.
ornl.gov
