AM4XT: Innovatieve toolingconcepten voor kunststofextrusie met behulp van additieve manufacturing

De doelgroep omvat de gehele keten van bedrijven actief in extrusie. In eerste instantie is dit onderzoek voornamelijk gericht op kunststofextrusie, andere productietechnieken die gebruik maken van extrusie kunnen echter ook voordeel halen uit de opgedane kennis en behoren tot de ruimere doelgroep. Deze doelgroep bevat: ï‚· Leveranciers van metaal onderdelen op basis van laser beam melting, de zogenaamde LBM technologie. (Deze groep wordt nog uitgebreid met ondernemingen die naast deze printing services ook consulting en engineeringservices aanbieden specifiek rond het gebruik van AM) . ï‚· Matrijzenbouwers: in enkele gevallen hebben zij de LBM technologie zelf in huis (of overwegen zij sterk de investering te maken) in andere gevallen, bij lagere capaciteiten, zullen zij dit aan de vorige groep uitbesteden. ï‚· Toeleveranciers van matrijzenbouwers: Deze bedrijven verzorgen bijvoorbeeld specifieke nabehandelingen op matrijsonderdelen. ï‚· Kunststofverwerkende bedrijven, hier meerbepaald bedrijven actief in de kunststof profielextrusie ï‚· Productontwikkeling, kennis van nieuwe ontwerpmogelijkheden voor extrusieproducten ï‚· Softwareontwikkeling voor ontwerp en simulatie van extrusietooling met AM onderdelen. Tetra project AM4XT heeft als vornaamste doelstellingen: 1. Een betere kennis bij de volledige doelgroep over gebruik van AM voor productie van extrusiematrijzen en/of koelkalibers 2. een betere kennis over procesoptimalisatie bij gebruik van extrusietooling geproduceerd via AM, bij de volledige doelgroep Tetraproject AM4XT, voluit innovatieve toolingconcepten voor kunststof extrusie mbv additive manufacturing. onderzoekt hoe het inzetten van Metal AM (metaal 3D printen dmv Laser Beam Meltingtechnologie) kan bijdragen tot het vereenvoudigen van matrijsontwikkeling en het verbeteren van het kunststof extrusieproces. Op basis van een aantal cases wordt gevalideerd hoe nieuwe concepten, mogelijk gemaakt door Metal AM, een antwoord kunnen bieden op de uitdagingen binnen de sector van kunststofextrusie.

Trefwoorden:3D printen, kunststofextrusie, additieve fabricage

Disciplines:Productieprocessen, -methoden en -technologieën

Project type:Samenwerkingsproject

Resultaten:Praktijkonderzoek naar de implementatie van additieve metaalproductie in extrusie toepassingen is onderzocht door VIVES Hogeschool en KULeuven ProPolis in België. In polymeer extrusielijnen wordt gesmolten plastic door een mal geperst om de ruwe vorm van plastic profielen te definiëren. Kalibratie-units zijn direct achter de matrijs geplaatst; hun functie is om de kunststof profielen af te koelen zodat ze hun definitieve en exacte vorm krijgen. Dit koelproces moet zo uniform mogelijk plaatsvinden om geometrische vervorming te voorkomen, en zo snel mogelijk om hogere productiesnelheden te behouden. Om dit te bereiken beschikken kalibratie-units over zeer complexe koelkanalen en vacuümsleuven. Deze vaak ingewikkelde kanalen en sleuven zijn zeer uitdagend om te creëren met conventionele gereedschappen zoals CNC-frees- en EDM-technologie, wat resulteert in suboptimale koelprocessen en complexere koelblokassemblages. Waar bovenstaande subtractieve technologieën tegen hun grenzen aanlopen, opent additive manufacturing nieuwe mogelijkheden voor ontwerpers en ingenieurs vanwege de geometrische vrijheid van de technologie. Deze mogelijkheden werden in dit project verkend aan de hand van een aantal praktijkcases voor Belgische extrusiebedrijven. Door middel van thermische simulaties worden kalibratie-eenheden die zijn gemodelleerd voor conventionele CNC-bewerking/EDM vergeleken met nieuwe ontwerpen die speciaal zijn gemaakt voor additieve fabricage. Deze simulaties geven inzicht in drukverliezen en warmteoverdracht van extrusieprofiel naar koelwater en helpen zo bij het optimaliseren van de lay-out van koelkanalen. Eenmaal geoptimaliseerd, werd het nieuwe ontwerp geprint met selectieve lasersmelttechnologie en getest in productie. Metingen op warmteoverdracht werden uitgevoerd en vergeleken met de conventionele koelunits, wat veelbelovend is voor additive manufacturing als alternatieve productiemethode voor kalibratie-units in polymeerextrusie.