Dimensionella innovationer

Additiv och subtraktiv tillverkning i kombination för ett projekt som “aldrig gjorts förut” – Dimensional Innovations skapar världens högsta fristående 3D-printade struktur

När Dimensional Innovations ställdes inför en unik uppgift – att skapa ett nio våningar högt minnesmärke med strikta säkerhets- och designkrav – bestämde man sig för att kombinera de kraftfulla teknikerna additiv och subtraktiv bearbetning. Mastercam CAD/CAM-programvara styrde 1020 Thermwood Large Scale Additive Manufacturing twin gantry-maskinen som lyckades tillverka minnesmärket.

Snabbfakta:

• Använd produkt: Mastercam Fräs, Multiaxis
• Industriell: Specialtillverkade skyltar, minnesmärken och “upplevelsebaserade byggda miljöer”

Projektdetaljer

• Utmaningen: Al Davis Memorial hade strikta tillverkningsparametrar att förhålla sig till. Det måste vara nio våningar högt, väga under 250 000 pund, stå emot kraftiga vindar, ha starkt reflekterande ytor, vara brandsäkert och hålla sig inom budget och tidsram. Att bara använda 3D för att skapa en sådan struktur skulle vara omöjligt, med tanke på de höga förväntningarna på ytfinish och tidsramar.
• Lösningen: Mastercam, den mest använda CAD/CAM-programvaran för bearbetningsapplikationer.
• Fördelar:
  • Kan arbeta med nästan alla bearbetningsenheter på marknaden, och applikationsingenjörer finns tillgängliga för att hjälpa till att utveckla tjänster.
  • Omfattande CAD-funktioner gör designen enkel och snabb – allt i samma gränssnitt som CAM-delen.
  • Både 3-axlig och 5-axlig fräsning kan hanteras i samma gränssnitt.
  • Avancerade multiaxliga verktygsbanor gör det enkelt att programmera i fem eller fler axlar.
  • Mastercams verktygsbibliotek kan importera verktygsinformation direkt från verktygstillverkare.
  • Komplett verifiering och simulering är möjlig utan dyra tillägg.

Dimensional Innovations är ett ledande design- och produktionsföretag som specialiserar sig på att skapa engagerande upplevelser i byggda utrymmen för underhållningsjättar och Fortune 500-företag. Tack vare sin expertis i att göra det omöjliga valdes de av Las Vegas Raiders för att skapa ett nio våningar högt minnesmärke för den avlidne Al Davis, lagets tidigare ägare. Enbart storleken på det nio våningar höga minnesmärket gjorde tillverkningen skrämmande för de allra flesta butiker i USA. Lägg därtill de strikta parametrar som Raiders organisation och Manica Architecture, företaget som ansvarar för att bygga den nya arenan, ställt upp och projektet blev näst intill omöjligt. Minnesmärket måste väga under 250.000 pund, klara kraftiga vindar, ha en exceptionellt reflekterande yta liknande Anish Kapoors Cloud Gate i Chicago, uppfylla höga säkerhetskrav som att vara brandsäkert och vara troget den ursprungliga designen – och det hade en fast budget och tidslinje

DI:s lösning var att skriva ut minnesmärket i 3D och sedan använda 5-axlig bearbetning för att färdigställa delarna, vilket skulle göra det möjligt för dem att uppnå otroligt snäva toleranser. Företaget köpte en 1020 Thermwood LSAM-maskin (Large Scale Additive Manufacturing) med dubbla portaler specifikt för att tillverka minnesmärket. Enheten har ett skrivhuvud på ena sidan och ett 5-axligt routerhuvud på den andra.

Det första steget efter att designen och tillverkningsplanen hade färdigställts var att bygga facklans 3D-utskrivna struktur. LSAM kördes 24/7 för att producera 226 block, som vart och ett vägde ca 350 pund, och 5.580 utskrivna lager. Efter att ha skrivits ut bearbetades varje del i den 5-axliga routern med en tolerans på 0,005 tum. Chris Lanio, CNC-programmerare på Dimensional Innovations, säger: “Med LSAM kan vi skriva ut en del, placera ut gardinen och nästa dag maskinbearbeta den på exakt samma ställe.” Ingen otymplig arbetshantering, inga extra arbetstimmar; bara effektiv tillverkning.

Lanio fortsätter: “Tornets grundstruktur är i princip ett timglas, nästan en elliptisk form. Så det finns inte två delar som är likadana.” Varje del är ungefär fyra gånger fem meter och har en tjocklek på 6 tum. Alla delar är tillverkade av polykarbonat med 20 viktprocent kol som förstärkningsmedel.

När DI köpte sin LSAM fick de rådet att använda Mastercam för att köra den subtraktiva tillverkningsdelen. Maskintillverkaren har utvecklat ett C-hook-tillägg för programmering av maskinens skrivarsida som fungerar felfritt i detta specifika CAD/CAM-system. För att upprätthålla kontinuiteten bytte DI även ut sina 3-axliga programmerare till Mastercam. Lyckligtvis visade det sig att programvaran gjorde varje steg i bearbetningen snabbare och enklare.

De flesta av delarna var så pass lika att det var mer meningsfullt att justera befintliga filer än att programmera varje del på nytt. Lanios CAD-programvara gjorde detta enkelt. “Jag kunde lagra beprövade data, rulla in dem igen och tillämpa dem på geometrin. Det sparade så mycket tid i det långa loppet när det gällde programmeringen”, säger han. När Lanio redigerade modeller i CAD-delen av programvaran förlitade han sig på Hole Axis-funktionen för att snabbt kunna lägga ut geometrin och lägga till hål i flera vinklar.

En stor del av bearbetningen gjordes också med traditionell 3-axlig fräsning, med operationer som Ficka och slitsning, som det Multiaxis CAD/CAM-systemet hade fullt stöd för. För att hålla ordning på allt använde Lanio funktionen Planes i sin programvara. Arbetskoordinatsystemet i programvaran använder ett kartesiskt koordinatsystem i 3D för att lokalisera delar i arbetsytan. Planes-funktionen hjälper användarna att bestämma betraktningsvinklar, rita geometrier och associera verktygsvinklar till material inom det koordinatsystemet. “Många av detaljerna hade 30 eller 40 fasetter. Jag skapade plan och importerade sedan de verktygsvägar som skulle användas för varje plan. Det var en ganska smidig övergång som gjorde att vi kunde fortsätta att arbeta i god takt och få ut två detaljer per dag från maskinen”, säger Lanio.

Materialet i sig var så slipande att det krävdes solida diamantinsatser för att DI:s Sandvik-verktyg skulle kunna skära det. “Vi har verktyg som är väldigt specifika för den här maskinen, så jag har alla dessa verktyg modellerade i mitt bibliotek och kan importera dem för olika jobb”, säger Lanio. Mastercams verktygsbibliotek gör det möjligt att importera verktygsdata från originalverktygstillverkare som Sandvik. Programmerare kan lägga till egna anteckningar om vilka verktygsbanor och rörelser som är bäst att kombinera med dessa verktyg, samt hur väl de fungerar på varje maskin. “Det finns fantastiska skärstrategier lagrade för de här olika vändskärshuvudena.”

När allt hade designats och kodats för maskinbearbetning kontrollerade och kontrollerade Lanio sitt program igen. “Det är bra att ha ett verkligt simuleringssystem för G-kod, för då kan jag bara mata ut verktygs- och detaljfilerna till vår verifieringsprogramvara.” Vericuts simuleringsprogram ger ytterligare styrka till de inbyggda verifieringsfunktionerna i Mastercam. Verifieringstillägget bekräftar verktygsbanans noggrannhet och dimensionella mätningar så att det som programmeraren ser på skärmen är exakt det som kommer att ske på maskinen.

DI:s passion är att skapa enastående upplevelser som berättar varumärkets historia på ett autentiskt, effektivt och unikt sätt. Deras team tar innovation på allvar och är inte rädda för att göra “aldrig gjorts förut” till det nya normala.

Offert från kund

“Jag kunde lagra beprövade data, rulla in dem igen och tillämpa dem på geometrin. Det sparade så mycket tid i det långa loppet på programmeringsaspekten. Det är bra att ha ett verkligt simuleringssystem för G-kod, för då kan jag bara mata ut verktygs- och detaljfilerna till vår verifieringsprogramvara.”

– Chris Lanio, CNC-programmerare på Dimensional Innovations