3주 이내의 알루미늄 금형

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Phoenix Proto Technologies의 베테랑 금형 제작자가 프로토타입용 알루미늄 금형과 생산용 알루미늄 금형 간의 설계 차이점을 설명합니다.

Phoenix Proto Technologies(www.phoenixproto.com)는 프로토타입이 필요한 고객을 위해 알루미늄 몰드를 신속하게 생산한다는 목표로 1년 반 전에 매장을 열었습니다. 알루미늄 브리지 툴링의 지속적인 사용과 생산 애플리케이션을 위한 알루미늄 몰드에 대한 관심 증가에 주목하면서(부분적으로는 더 나은 합금과 더 짧은 제품 설계 주기 덕분에) 이 세 가지 몰드 제작 시나리오 모두에 대한 작업을 끝냈습니다. 그러나 모든 유형의 알루미늄 금형을 만드는 방법은 3주 이내의 보장된 배송 시간과 동일합니다.

Robert Lammon은 미시간 주 Centreville 회사의 영업 이사입니다. Lammon은 처음부터 PPT가 견적부터 기계가공, 플라스틱 부품 생산에 이르기까지 금형 제작 프로세스의 모든 측면에 소요되는 시간을 단축하는 방법을 찾았다고 설명합니다. 그는 가공 측면에서 이 전략을 지원하는 것이 고속 가공과 안정적인 조명 생산을 모두 제공하는 주요 금형 구성 요소 및 장비의 표준화라고 말합니다. 최근 방문에서 그는 15명의 직원이 알루미늄 금형 제작 공정의 다양한 단계에서 시간을 낭비하는 방법을 설명했습니다.

즉석 프로토타이핑 프로세스

PPT는 금형 제작 방식을 Instant Prototype Processing이라고 부릅니다. 목표는 고객의 디자인을 제한하지 않고 알루미늄 몰드를 만드는 것이며 12 x 12 x 4인치 크기의 부품에 대해 앞서 언급한 빠른 툴링 턴어라운드를 보장합니다. 이 회사는 5개의 CNC 머시닝 센터 외에도 알루미늄 툴링 외에 플라스틱 부품 샘플을 생산하고자 하는 고객을 위해 85~330톤 범위의 Niigata 사출 성형 기계 5대를 보유하고 있습니다.

회사 업무의 대부분은 의료 및 소비재 시장에서 이루어집니다. 각각의 새로운 작업에 대한 견적은 RFQ를 받은 후 1시간 이내에 고객에게 제공됩니다. 회사가 구매 주문을 받는 즉시 프로그래머와 도구 제작자가 모여서 분할선, 게이트 및 통풍구 위치와 같은 금형 설계 세부 사항을 논의합니다. 해당 구매 주문을 받은 후 24시간 이내에 고객과 설계 검토를 수행한 다음(종종 GoToMeeting 웹 회의 애플리케이션을 통해) 사전 도구 회의를 통해 내부적으로 새 작업을 마무리합니다. 최근에 통합된 컴퓨터 서버 시스템은 모든 당사자 간의 파일 공유를 간단한 끌어서 놓기 프로세스로 만들어 이전에 이메일을 통해 수행되었던 파일 전송을 크게 가속화하고 단순화합니다.

금형 설계자이기도 한 PPT의 CAM 프로그래머는 다음으로 EDM 또는 밀링을 통해 코어 및 캐비티 형상을 가장 잘 가공하는 방법을 결정하기 시작합니다. 이 회사는 표준 크기의 코어/캐비티 인서트와 범용 몰드 베이스를 보유하고 있습니다. 그렇게 하면 프로그래밍이 완료되는 즉시 인서트 가공 작업을 예약하고 설정할 수 있습니다.

회사 밀링 작업의 80%에 사용되는 VMC는 GF AgieCharmilles(일리노이주 링컨셔)에서 구입할 수 있는 Mikron HSM 600입니다. PPT는 두 가지 주요 이유로 이 기계를 선택했습니다. 첫째, 42,000rpm 스핀들은 공장에서 일반적으로 사용하는 7075 알루미늄(때로는 경화 상태)과 램 EDM용 흑연 전극을 빠르게 절단할 수 있는 속도를 제공합니다. Mikron 기계에는 흑연 가공 중에 생성된 입자를 제거하기 위해 먼지 배출 시스템이 장착되어 있습니다. 그러나 회사는 연소 전에 필요한 전극 밀링 단계를 제거하기 위해 가능할 때마다 EDM보다 밀링을 선택합니다.

공장이 고속 기계에 정착한 두 번째 이유는 컴팩트하고 통합된 팔레트 교환기를 제공했기 때문입니다. 이를 통해 장비가 다른 작업을 실행하는 동안 장비의 작업 환경 외부에 있는 여러 팔레트에서 설정을 수행할 수 있습니다. 이것은 또한 소등 생산을 가능하게 하여 스핀들 가동 중지 시간을 최소화하고 3교대 직원이 필요하지 않습니다. PPT는 일반적으로 각 팔레트에 여러 개의 바이스를 설치하며, 작업자 개입 없이 VMC가 완료할 수 있는 작업의 수를 최대화하기 위해 수많은 전극을 고정할 수 있는 고정 장치도 만들었습니다.

고속 기계의 많은 밀링 작업에는 작은 직경의 공구가 필요합니다. 흔하지는 않지만 알루미늄을 절단할 때 공구 파손이 발생할 수 있습니다. 공구 파손으로 인한 야간 공기 절단을 방지하기 위해 기계 프로그래머는 일반적으로 공구의 유효 수명에 도달하지 않았음에도 평소보다 더 자주 공구를 교체해야 합니다.

시제품 금형으로 새 기계 구매 유도

PPT가 프로토타입 및 생산 애플리케이션을 위해 만드는 알루미늄 몰드는 언더컷 및 기타 부품 기능이 몰드 내부에서 실행되는 방식이 다릅니다. 거의 모든 경우에 프로토타입 금형은 생산 금형에서 흔히 볼 수 있는 기계적 슬라이드가 아닌 손으로 하중을 사용하여 이러한 형상을 만듭니다. 수동 하중은 각 샷 전에 금형의 이젝터 측면에 수동으로 삽입되는 가공된 구성요소입니다. 샷이 완료되면 수동 하중이 성형된 플라스틱 부품과 함께 배출됩니다. 작업자가 부품에서 수동 하중을 제거하고 다음 샷을 위해 금형에 다시 설치합니다.

이 수동 개입은 프로토타입 로트 크기가 매우 작기 때문에 정당화됩니다. 또한, 수동 하중을 사용하는 금형은 기계적 또는 유압 작동을 사용하는 것보다 더 빠르고 비용도 적게 들도록 설계할 수 있습니다. 오른쪽 사진에는 엄선된 핸드 로드가 나와 있습니다. 프로토타입 금형은 15개의 언더컷이 필요한 점화 스위치를 만듭니다.

PPT는 최근 하나의 설정에서 수동 하중 및 기타 소형 금형 구성요소를 가공하기 위해 Okuma(노스캐롤라이나주 샬롯)에서 Captain 5축 선반을 구입했습니다. 이렇게 하면 Mikron VMC가 주로 전극과 코어/캐비티 인서트를 밀링할 수 있습니다. 선반은 직사각형 및 원형 스톡 모두에서 테이퍼 및 드래프트가 있을 수 있는 구성 요소를 완성하는 데 적합합니다.

오른쪽의 다른 금형 이미지는 충전되지 않은 나일론으로 커버를 만들기 위해 PPT에서 만든 생산 금형입니다. 이 특정 알루미늄 몰드는 지브 및 바닥 플레이트와 같은 일부 연강 부품을 사용합니다. 그러나 PPT는 일상적으로 전체가 알루미늄 부품으로 만들어진 금형을 제조합니다. 이 경우 서로 미끄러지는 알루미늄 부품이 하드 코팅되어 내마모성과 공구 수명이 향상됩니다.

Lammon은 프로토타이핑 애플리케이션을 위한 알루미늄 몰드에 대한 수요가 계속 강할 것이라고 믿습니다. 그러나 그는 점점 더 많은 대형 제조업체가 강철에 비해 알루미늄 몰드를 더 빨리 만들고 비용을 절감하며 더 나은 열 특성으로 인해 사출 성형 주기 시간을 단축할 수 있다는 사실을 깨닫기 시작했다고 빠르게 지적합니다.

오늘날의 알루미늄 주형이 100만 샷을 제공하는 것은 드문 일이 아니며, 이는 제품을 지속적으로 업데이트하거나 새로운 제품을 출시하는 회사의 생산 요구 사항을 충족하기에 충분할 수 있다고 Lammon은 말합니다. 그는 이 회사들이 알루미늄 몰드가 프로토타입과 생산 모두에 제공하는 이점을 깨닫기 때문에 PPT에 대한 추가 작업으로 이어질 것이라고 장담하고 있습니다.