ג’יגים (Jigs) בתהליכי ייצור להדפסה בתלת-ממד – מקבעים לתהליכי ייצור ולבדיקת איכות
הדפסה תלת-ממדית מספקת מגוון רחב של פתרונות ומאפשרת ייצור של חלקים במהירות, בקלות, ובעלויות נמוכות. בחלק ב’ של מאמר זה, נסקור כמה פתרונות של הדפסה בתלת-ממד המסייעים בתהליכי ייצור: “מקבעים לתהליכי ייצור” ו”מקבעים לבדיקת איכות”.
“ג’יגים” (Jigs) בתהליכי ייצור להדפסה בתלת-ממד | חלק ב’: מקבעים לתהליכי ייצור ולבדיקת איכות
הדפסה תלת-ממדית מספקת מגוון רחב של פתרונות ומאפשרת ייצור של חלקים במהירות, בקלות, ובעלויות נמוכות. בחלק ב’ של מאמר זה, נסקור כמה פתרונות של הדפסה בתלת-ממד המסייעים בתהליכי ייצור: “מקבעים לתהליכי ייצור” ו”מקבעים לבדיקת איכות”.
לרוב מקבעים מיוצרים בכמויות קטנות ולכן מתאימים מאוד לייצור בהדפסה תלת-ממדית אשר מאפשרת הדפסת פריטים בודדים בזמן קצר מאוד ובעלות נמוכה מאוד לעומת שימוש באמצעי ייצור קונבנציונאליים כדוגמת עיבוד שבבי, יציקה ועיבוד בחום.
1) מקבעים לתהליכי ייצור
הדפסה תלת-ממדית מאפשרת ייצור של מקבעים המסייעים בתהליכי ייצור כדוגמת עיבוד שבבי. ניתן בעזרת הדפסה תלת-ממדית להדפיס מקבעים שדופנים את החלקים במהלך עיבוד שבבי.
חלק במהלך עיבוד שבבי, רתום למלחציים בעזרת מקבע מודפס
החלק לאחר עיבוד שבבי, מחובר למקבע מודפס בתלת-ממד
מבט מפוצץ של הרכבת החלק המכורסם למקבע המודפס
אפיון דרישות ממקבעים לעיבוד שבבי:
דיוק
- המקבעים נדרשים להיות מדויקים מספיק כך שהממשק בין המקבע לבין החלק יהיה מספיק טוב.
- הדפסה תלת-ממדית מאפשרת להדפיס חלקים בדיוק יחסית גבוה, כתלות בטכנולוגיית ההדפסה ובגיאומטריית החלק.
- מדפסות Markforged מאפשרות להדפיס חלקים ברמת דיוק 125[um], רמה מספקת עבור דפינת חלקים במהלך עיבוד שבבי.
עמידות כימית
- בתהליך העיבוד השבבי בדרך כלל מעורבים חומרים כימיים כדוגמת אמולסיות. החומר שממנו עשוי המקבע נדרש להיות עמיד בפני כימיקלים המעורבים בתהליך.
- החומר Onyx שמודפס במדפסות Markforged, מאופיין בעמידות כימית נרחבת. עמידותו הכימית נבדקה ונמצאה כעמידה בפני למעלה מ 70 סוגים שונים של תרכובות.
ריסון ויברציות
- במהלך תהליך העיבוד השבבי נוצרות ויברציות בעֻבָּד שעלולות לפגום באיכות העיבוד השבבי. הדפסה של מקבע מחומר תרמופלסטי מסוגלת לספוג ויברציות אלו.
דפינה שאינה מסבה נזק
- במהלך העיבוד השבבי מופעלים כוחות על החלק אותו מעבדים ולכן יש חשיבות לרתום את החלק באופן כזה שאינו יפגע בחלק עצמו.
- הדפסה של מתקן ריתום מהחומר Onyx מבטיחה שהחלק העובד אינו יייפגע כתוצאת מרתימת החלק.
עלות ייצור נמוכה
- עלות ייצור מתקן הדפינה המודפס נמוכה בהשוואה לייצור מתקן הדפינה בעיבוד שבבי. בדרך כלל, עלות חומר הגלם של החומר ההתחלתי המשמש לייצור מתקן הריתום עולה על עלות הדפסת מתקן הריתום. נוסף על כך, לעלות ייצור החלק בעיבוד שבבי מתווספים מרכיבים נוספים כגון: סט-אפ מכונה, בלאי כלי שיבוב, זמן עבודה של מפעיל וזמן מכונה.
תפסניות רכות למלחציים (Soft Jaws) בעיבוד שבבי
בעולם הייצור, לעיתים קרובות עולה צורך לדפון חלקים בצורה יציבה, קשיחה ושאיננה גורמת נזק לחלק. צורך כזה עולה כאשר מבצעים עיבוד שבבי לחלקים, או כאשר מבצעים הרכבות של חלקים.
הפתרון כיום:
המצב כיום הוא שתפסניות מיוחדות מיוצרות בעיבוד שבבי.
ייצור תפסניות ממתכת בעיבוד שבבי הינו תהליך יקר ושגוזל זמן רב, שכן הוא מצריך הגדרת תהליך ארוכה ויקרה בעזרת תוכנת CAM, נדרשת סימולציה קפדנית של מפעיל המכונה לפני תחילת העיבוד השבבי, נדרש שימוש בגוש של חומר גלם העולה במידותיו על מידות החלק הסופי (Stock) וכן שימוש בזמן מכונת עיבוד שבבי שהיא יקרה והזמינות שלה חשובה מאוד בעולם הייצור.
בנוסף, את כל התהליך מלווה מפעיל מיומן ולכן העלות המשוקללת גבוהה מאוד.
פתרון ההדפסה בתלת-ממד:
הדפסה תלת-ממדית מאפשרת להדפיס תפסניות בקלות, במהירות ובעלות נמוכה.
הזמן הנדרש מהמפעיל לייצר קובץ הדפסה הוא מינמילי (בדרך כלל עניין של מס’ דקות).
תהליך ההדפסה אינו מצריך השגחה של מפעיל, כך שאין צורך בכוח אדם ייעודי שיתפעל את הייצור.
בנוסף לכל אלו, הדפסה תלת-ממדית מאפשרת לייצר חלקים לתפסניות בזמן קצר מאוד וניתן להדפיס בהדפסה בודדת מקבץ של תפסניות בעלי גיאומטריה שונה.
מדפסות Markforged עושות שימוש בחומר Onyx להדפסת החלקים. החומר Onyx איננו פוצע/שורט מתכות ולכן אין סכנה של גרימת נזק לחלק במהלך דפינת החלק.
שימוש במלחציים עם תפסניות מודפסות, המותאמות גיאומטרית לחלק העובד
2) מקבעים לבדיקות איכות (Quality Approval Jigs)
מקבעים לבדיקות איכות משמשים לרתימת חלקים במהלך בדיקת בקרת איכות.
במהלך בדיקת בקרת איכות עולה הצורך לרתום את החלקים באוריינטציה מסויימת, המאפשרת ביצוע של מגוון בדיקות בקרת איכות.
מקבע עבור בדיקת איכות (מדידת החלק בעזרת מכשיר CMM)
(Markforged)
סימולציה של הדפסת מקבע לבדיקת איכות (©Markforged)
אפיון דרישות מקבעים לבדיקות איכות
דיוק
- המקבעים נדרשים להיות מדויקים על מנת שיתממשקו לחלקים הנבדקים בצורה אופטימלית.
- מקבעים שמודפסים במדפסות Markforged מהחומר Onyx הם בעלי דיוק רב, הנמצא בטווח ±125[um].
קשיחות
- המקבע נדרש להיות מספיק קשיח כך שלא יתעוות במהלך ביצוע בדיקה, דבר שישפיע על מהלך הבדיקה.
- מדפסות Markforged מאפשרות לשריין את המקבע המודפס בסיבים רציפים אשר משפרים את קשיחות המקבע בסדר גודל. כך מתאפשר להדפיס מקבעים מאוד קשיחים, המתאימים גם לבדיקות CMM.
דפינה שאיננה מסבה נזק למוצר במהלך תהליך הבדיקה
- החומר שממנו עשוי המקבע צריך להיות מספיק רך כך שלא יפצע את החלק/המוצר הסופי ויחד עם זאת יהיה מספיק קשה כדי שלא יתעוות במהלך הבדיקה.
- החומר Onyx איננו פוצע/שורט מתכות ולכן אין סכנה לחבלת החלק הנבדק במהלך הבדיקה.
לסיכום
במאמר זה סקרנו מספר יישומים של הדפסה בתלת-ממד, המסייעים במגוון תהליכי ייצור ונוכחנו ללמוד שלהדפסה בתלת-ממד יש מקום ברצפת הייצור וניתן לייעל תהליכים על ידי שימוש בחלקים מודפסים.
חלקים המודפסים במדפסות תלת-ממד מתוצרת Markforged הם בעלי תכונות המתאימות לשימוש בעולם הייצור, תכונות כגון: חוזק, קשיחות, עמידות כימית, עמידות תרמית. על כן חומרים אלו מתאימים במיוחד לפתרונות שתוארו במאמר זה.
מחבר המאמר:
גיא ירוס
תחום הדפסה תלת-ממדית, חברת סיסטמטיקס
מאמרים טכניים, טיפים וטריקים מהמומחים בתחום, מידע על מדפסות תלת-מימד, טכנולוגיות חדישות ועוד, תוכלו למצוא בבלוג זה.
