VCST verkort doorlooptijd van prototype tandwielen

VCST wilde sneller prototype tandwielen kunnen aanmaken en liet vier alternatieven testen: vijfassig frezen, draadvonken, ultrasoon ondersteund slijpen en selective laser melting. Alle onderzochte technologieën bieden de mogelijkheid prototype tandwielen binnen de 24 uren te maken, al zijn er enkele aanzienlijke verschillen...

Om een prototype te produceren gebruikt VCST (klassieke) productiemachines die uitgerust worden met een nieuwe set van op maat gemaakte gereedschappen, wat leidt tot een lange doorlooptijd. Daarom wilde de fabrikant van tandwielen en aandrijvingen voor de auto-industrie uit St-Truiden onderzoeken of er een snellere manier is om prototype tandwielen te produceren. 

Het bedrijf ging op zoek naar een totaal ander productieproces dan het klassieke frezen en slijpen, maar botste hierbij op enkele technische moeilijkheden. Samen met Sirris werden enkele generieke productieprocessen geëvalueerd: frezen met standaard tools, draadvonken, ultrasoon ondersteund slijpen met standaard tools en ook SLM (selective laser melting), omdat dit een vrij nieuwe – additieve - technologie in volle ontwikkeling is. De nieuwe methode zou ongetwijfeld minder efficiënt en duurder zijn, maar moest in de eerste plaats een oplossing bieden voor de lange doorlooptijd.

Vier technologieën getest

Vijfassig frezen is een traag proces, maar het laat toe brede en hoge tandwielen te realiseren. Het bleek dan ook een reëel alternatief , gezien de vereiste maat-, plaats- en vormtoleranties gehaald konden worden. De productietijd schommelde tussen 12 en 18 uren.

Met de elektrothermische productietechnologie draadvonken kunnen hoognauwkeurige producten vervaardigd worden in moeilijk bewerkbare materialen. Uit de test bleek het een interessante technologie om versneld prototypes te vervaardigen, al bestaan er enkele geometrische beperkingen. De totale doorlooptijd bedroeg 20,5 uren.

Met SLM wordt met een hoogvermogen laser laagsgewijs metaalpoeder versmolten tot een functioneel 3D-werkstuk. De firma LayerWise vervaardigde een prototypetandwiel met een totale doorlooptijd van 17 uren en een nauwkeurigheid van ca. 15 μm. De technologie blijkt goed voor een eerste prototype van complexe vormen, maar wanneer precisie zeer cruciaal is, is een extra stap op die vlakken vereist. Om aan de nauwkeurigheidsvereisten van VCST te beantwoorden zijn er snellere en goedkopere oplossingen.

Ultrasoon ondersteund slijpen bleek uit enkele oriënterende tests wel een mogelijkheid te zijn om geharde near-netshapes na te bewerken tot de vereiste  eindkwaliteit, maar er is nog heel wat werk nodig om strategie en parameters te optimaliseren.

Conclusie van het onderzoek

Vergeleken met de oorspronkelijke doorlooptijd van 12 weken bieden de onderzochte technologieën de mogelijkheid prototype tandwielen binnen de 24 uren te maken. Flexibel frezen geeft een zeer interessant resultaat, mits de juiste voorzorgmaatregelen worden genomen en de juiste aanpak van programmeren. De technologie biedt VCST nieuwe mogelijkheden om zijn klanten in de ontwikkelingsfase te voorzien van meerdere prototype tandwielen – verschillende afmetingen, verschillend aantal tanden, ... Op die manier kan het bedrijf een sterkere partner in de ontwikkelingsfase zijn. Binnen VCST worden de onderzoeksresultaten nu gebruikt om concreet vast te leggen hoe in de toekomst nieuwe types proto-onderdelen aanmaken.

Het onderzoek kaderde in een project rond precisie, aangezien precisie een belangrijke factor is bij de productie van tandwielen. Meer weten over de mogelijkheden van precisieproductie? Kom naar Manufacturing Day!