Połączenie produkcji addytywnej i subtraktywnej w projekcie, który nigdy wcześniej nie był realizowany – Dimensional Innovations tworzy najwyższą na świecie wolnostojącą konstrukcję drukowaną w 3D
Kiedy firma Dimensional Innovations stanęła przed wyjątkowym zadaniem – stworzeniem dziewięciopiętrowego pomnika o surowych wymaganiach w zakresie bezpieczeństwa i projektowania – zdecydowała się połączyć potężne techniki obróbki addytywnej i subtraktywnej. Oprogramowanie Mastercam CAD/CAM sterowało maszyną 1020 Thermwood Large Scale Additive Manufacturing, która z powodzeniem wyprodukowała pomnik.
Szybkie fakty:
- Używany produkt: Mastercam Mill, Multiaxis
- Branża: Niestandardowe znaki, pomniki i „zbudowane przestrzenie oparte na doświadczeniu”
Szczegóły projektu
- Wyzwanie: Pomnik Ala Davisa musiał spełniać rygorystyczne parametry produkcyjne. Musiał być wysoki na dziewięć pięter, ważyć poniżej 250 000 funtów, wytrzymać silne wiatry, mieć wysoce odblaskowe powierzchnie, być ognioodporny i mieścić się w budżecie i harmonogramie. Wykorzystanie wyłącznie druku 3D do stworzenia takiej konstrukcji byłoby niemożliwe, biorąc pod uwagę wysokie oczekiwania dotyczące wykończenia powierzchni i harmonogramu.
- Rozwiązanie: Mastercam, najczęściej używane oprogramowanie CAD/CAM do obróbki skrawaniem.
- Korzyści:
- Może współpracować z prawie każdą jednostką obróbczą na rynku, a inżynierowie ds. zastosowań są dostępni, aby pomóc w opracowywaniu stanowisk.
- Rozbudowane możliwości CAD sprawiają, że projektowanie jest łatwe i szybkie – wszystko w ramach tego samego interfejsu, co część CAM.
- Frezowanie 3-osiowe i 5-osiowe może być obsługiwane w tym samym interfejsie.
- Zaawansowane wieloosiowe ścieżki narzędzia ułatwiają programowanie w pięciu lub więcej osiach.
- Biblioteka narzędzi Mastercam może importować informacje o narzędziach bezpośrednio od ich producentów.
- Pełna weryfikacja i symulacja są możliwe bez kosztownych dodatków.
Dimensional Innovations jest wiodącą firmą projektową i produkcyjną, specjalizującą się w dostarczaniu angażujących doświadczeń w przestrzeni zbudowanej dla gigantów rozrywki i firm z listy Fortune 500. Ze względu na ich doświadczenie w dokonywaniu niemożliwego, zostali wybrani przez organizację Las Vegas Raiders do stworzenia dziewięciopiętrowego pomnika dla zmarłego Ala Davisa, byłego właściciela drużyny. Sam rozmiar dziewięciopiętrowego pomnika sprawiał, że produkcja była trudna dla większości sklepów w Stanach Zjednoczonych. Dodając do tego ścisłe parametry określone przez organizację Raiders i Manica Architecture, firmę odpowiedzialną za budowę nowego stadionu, projekt stał się prawie niemożliwy do zrealizowania. Pomnik musiał ważyć mniej niż 250 000 funtów, być w stanie wytrzymać duże obciążenie wiatrem, zapewniać wyjątkową powierzchnię odbijającą światło, podobną do Cloud Gate Anisha Kapoora w Chicago, spełniać rygorystyczne normy bezpieczeństwa, takie jak ognioodporność, i pozostać wiernym początkowemu projektowi – i miał określony budżet i harmonogram
Rozwiązaniem DI było wydrukowanie pomnika w 3D, a następnie wykorzystanie obróbki 5-osiowej do wykończenia części, co pozwoliłoby im osiągnąć niezwykle wąskie tolerancje. Firma zakupiła podwójną maszynę bramową 1020 Thermwood Large Scale Additive Manufacturing (LSAM) specjalnie w celu wykonania pomnika. Urządzenie posiada głowicę drukującą po jednej stronie i 5-osiową głowicę frezującą po drugiej.
Pierwszym krokiem po sfinalizowaniu projektu i planu produkcji było zbudowanie wydrukowanej w 3D struktury latarki. Maszyna LSAM pracowała w trybie 24/7, aby wyprodukować 226 bloków, każdy o wadze około 350 funtów i 5 580 wydrukowanych warstw. Po wydrukowaniu, każdy element był obrabiany na 5-osiowej frezarce z tolerancją .005″. Chris Lanio, programista CNC w Dimensional Innovations powiedział: „Dzięki LSAM mogliśmy wydrukować część, ustawić kurtynę, a następnego dnia obrobić ją dokładnie w tym samym miejscu”. Żadnej nieporęcznej obsługi, żadnych dodatkowych godzin pracy; po prostu wydajna produkcja.
Lanio kontynuował: „Podstawowa struktura wieży jest zasadniczo klepsydrą, prawie eliptycznym kształtem. Nie ma więc dwóch takich samych części”. Każdy element ma około czterech stóp na pięć stóp, a grubość podstawy wynosi 6 cali. Wszystkie elementy wykonane są z poliwęglanu z dodatkiem 20% węgla jako środka wzmacniającego.
Kiedy DI zakupiło swoją maszynę LSAM, doradzono im użycie Mastercam do uruchomienia części produkcji subtraktywnej. Producent maszyny opracował dodatek C-hook do programowania strony drukarki maszyny, który działa bezbłędnie w tym konkretnym systemie CAD/CAM. Aby zachować ciągłość, DI przełączył swoje 3-osiowe programatory również na Mastercam. Na szczęście oprogramowanie sprawiło, że każdy etap cięcia stał się szybszy i łatwiejszy.
Większość części była na tyle podobna, że modyfikowanie istniejących plików miało większy sens niż programowanie każdej części od nowa. Oprogramowanie CAD Lanio ułatwiło to zadanie. „Mogłem przechowywać sprawdzone dane, przywracać je i stosować do geometrii. Na dłuższą metę zaoszczędziło to wiele czasu w aspekcie programowania” – powiedział. Podczas edycji modeli w części CAD oprogramowania, Lanio polegał na funkcji Hole Axis, aby szybko rozplanować geometrię i dodać otwory pod wieloma kątami.
Znaczna część obróbki została również wykonana za pomocą tradycyjnego frezowania 3-osiowego, z operacjami takimi jak frezowanie kieszeni i rowków, które wieloosiowy system CAD/CAM był w stanie w pełni obsłużyć. Aby wszystko było uporządkowane, Lanio użył funkcji Płaszczyzny w swoim oprogramowaniu. System współrzędnych roboczych w oprogramowaniu wykorzystuje kartezjański układ współrzędnych 3D do lokalizowania części w obszarze roboczym. Funkcja Płaszczyzny pomaga użytkownikom określać kąty widzenia, rysować geometrie i kojarzyć kąty narzędzi z materiałami w tym układzie współrzędnych. „Wiele części miało 30 lub 40 faset. Stworzyłem płaszczyzny, a następnie zaimportowałem ścieżki narzędzia, aby zastosować je do każdej z nich. To było całkiem płynne przejście, które pozwoliło nam pracować w dobrym tempie i usuwać z maszyny dwie części dziennie” – powiedział Lanio.
Sam materiał był tak ścierny, że do jego cięcia potrzebne były solidne diamentowe płytki do narzędzi DI Sandvik. „Mamy narzędzia, które są naprawdę specyficzne dla tej maszyny, więc mam wszystkie te narzędzia wymodelowane w mojej bibliotece i mogę je importować do różnych zadań” – powiedział Lanio. Biblioteka narzędzi Mastercam umożliwia importowanie danych narzędzi od producentów oryginalnych narzędzi, takich jak Sandvik. Programiści mogą dodawać własne notatki na temat najlepszych ścieżek narzędzi i ruchów, z którymi można sparować te narzędzia, a także tego, jak dobrze działają one na każdej maszynie. „Ma zapisane świetne strategie skrawania dla tych różnych głowic”.
Gdy wszystko zostało zaprojektowane i zakodowane do obróbki, Lanio sprawdził i ponownie sprawdził swój program. „Pomocne jest posiadanie rzeczywistego systemu symulacji kodu G, ponieważ wtedy mogę po prostu wysłać te pliki narzędzi i części do naszego oprogramowania weryfikującego”. Oprogramowanie symulacyjne Vericut dodatkowo wzmacnia funkcje weryfikacji w systemie Mastercam. Dodatek do weryfikacji potwierdza dokładność ścieżki narzędzia i pomiary wymiarowe, dzięki czemu to, co programista widzi na ekranie, jest dokładnie tym, co rozwinie się na maszynie.
Pasją DI jest tworzenie niezwykłych doświadczeń, które opowiadają historię marki w autentyczny, skuteczny i wyjątkowy sposób. Ich zespół poważnie traktuje innowacje i nie boi się zmienić „nigdy wcześniej tego nie robiono” w nową normę.
Cytat klienta
„Mogłem przechowywać sprawdzone dane, przywracać je i stosować do geometrii. Na dłuższą metę zaoszczędziło to wiele czasu w aspekcie programowania. Pomocne jest posiadanie rzeczywistego systemu symulacji kodu G, ponieważ wtedy mogę po prostu wyprowadzić te pliki narzędzi i części do naszego oprogramowania weryfikującego”.
– Chris Lanio, programista CNC w Dimensional Innovations
