Additiv Tilvirkning som Produksjonsmetode for Verktøyholdere
Abstract
Additiv tilvirkning (AM) er en produksjonsmetode der en lagvis bygger opp komponenterbasert på informasjon fra en 3-dimensjonal modell uten behov for å først produsere verktøysom for eksempel støpeformer eller ekstruderingsdyser. AM har en høy geometrisk frihet ogmetoden er spesielt egnet til å produsere komplekse indre geometrier og kanaler ikke muligå produsere ved bruk tradisjonelle metoder.Hensikten med dette arbeidet har vært å undersøke hvordan AM kan benyttes som enproduksjonsmetode for å lage verktøyholdere til dreiing, såkalte skjærhoder. Arbeidet harblitt gjort i samarbeid med bedriften Sandvik Teeness som produserer vibrasjonsdempendeverktøyholdere under varemerket Silent Tools®. Under maskinering av vanskelige materialerkan det være kritisk for et godt resultat med god smøring og kjøling av skjæresonen. Det blei arbeidet undersøkt om den geometriske friheten knyttet til AM kunne brukes til å bedrefremføringen av skjærevæske til skjærspissen. Ved å ikke være bundet til tradisjonelledesignhensyn kan man ved AM i større grad utforme produkter slik at man bedre balansereregenskapene styrke og vekt. Redusert vekt for et skjærhode vil kunne bedredempeegenskapene til borstangen den er festet til.Første del av arbeidet gikk ut på å vurdere ytelsen til additivt tilvirkede dyser (AM -dyser) oppmot finmaskinerte dyser (HP-dyser) som brukes i enkelte av dagens produkter. Et forsøk blegjennomført der fem ulike AM-dyser ble sammenliknet mot en HP dyse påsattskjærevæsketrykk mellom 10 og 70 bar. Væskestrålene produsert ble så vurdert opp mothverandre. Ytelsen til AM-dysene ble vurdert som tilstrekkelig til bruk i små skjærhoder derdet ikke er rom for å montere HP-dyser og der avstanden mellom dyseåpning og skjærspisser kort. Videre ble det utviklet et skjærhodedesign med lavere vekt utformet ved hjelp avverktøy for topologi-optimalisering og konstruksjon av lettvektsstrukturer. Skjærhodet bledesignet med en innebygget spylekanal og dyse rettet mot skjærspissen. Prototyper av detteskjærhodet ble bygget, maskinert og testet. Testene viste dårligere spyleegenskaper enn fordysene produsert innledningsvis.En produksjonsprosess foreslått for skjærhodet som ble designet og det ble gjennomført etkostnadsestimat av produksjonen. Flere ulike løsninger for hvordan produksjonen skullegjennomføres med tanke på optimalt samspill mellom additiv og subtraktiv tilvirkning blevurdert. Den beste løsningen ble vurdert som en hybrid prosess der man maskinerer delerav skjærhodet i forkant av AM prosessen for så å bygge videre på dette. Produksjonen dronytte av et pallsystem for å hurtig og nøyaktig kunne spenne opp skjærhodene formaskinering etter avsluttet AM-prosess.