Využití aditivních technologií výroby v oblasti temperace vstřikovacích forem

Abstract

S rostoucími požadavky na kvalitu vstřikovaných výrobků se zvyšují i nároky na konstrukci a výrobu nástrojů, jako jsou vstřikovací formy. Tradiční metody výroby často nedostačují k dosažení požadované přesnosti a efektivity, což vede k nutnosti využití pokročilých technologií. V této souvislosti aditivní technologie, jako jsou Direct Metal Laser Sintering (DMLS) a Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM), představují inovativní přístup umožňující výrobu složitých geometrických tvarů a vnitřních struktur, které nejsou realizovatelné konvenčními metodami. Tato disertační práce se zaměřuje na výzkum v oblastech využití aditivních technologií v procesu vstřikování termoplastů. Konkrétně se jedná o temperační systémy, které ve výchozí podobě vykazují povrchy temperačních kanálů o vysokých drsnostech a nerovnostech, což v konečném důsledku může negativním způsobem ovlivnit celý zpracovatelský proces. V této práci je tedy diskutován vliv povrchových vlastností chladicích kanálů, vyrobených technologií DMLS a ADAM, na účinnost chladicích systémů. Na základě těchto zjištění je proveden návrh a konstrukce zařízení, společně s vhodnou metodikou obrábění a vyhodnocení dosažených parametrů, na kterém by bylo možné povrchy těchto struktur efektivně dokončovat. U navrženého zařízení, které vychází z metody Abrasive Flow Machining (AFM), je specificky zkoumána její použitelnost v rámci dokončování kanálů konformního chlazení a podobně řešených vnitřních struktur. Cílem těchto dokončovacích operací je dosažení povrchu kanálů o nižších drsnostech a nerovnostech, což se v konečném důsledku může pozitivně projevit zvýšením celkové efektivity chladicích systémů. Výsledky výzkumu ukazují, že kanály vyrobené technologií DMLS vykazují nižší počáteční drsnosti povrchu ve srovnání s technologií ADAM. Po realizaci dokončovacích operací kanálů, za využití navrženého zařízení, dochází k výraznému snížení drsnosti povrchu u obou technologií, což potvrzuje vhodnost použití tohoto zařízení pro efektivní zlepšení kvality povrchu tištěných kanálů a vnitřních struktur. V rámci vyhodnocení získaných výsledků byla provedena statistická analýza zahrnující použití konfidenčních intervalů a testů normality, které prokázaly statistickou významnost zlepšení povrchové kvality po zavedení dokončovací operace. Z praktického hlediska má práce významné přínosy pro průmyslovou praxi. Lepší kvalita povrchu, např. v případě chladicích kanálů u konformního chlazení, vede k efektivnějšímu proudění temperačního média, což snižuje nároky na výkon temperačních jednotek a také minimalizuje riziko zanášení kanálů nečistotami. Celkově tato disertační práce přináší nové poznatky do oblasti aditivní výroby a povrchových a dokončovacích úprav, poskytuje praktické aplikace pro zlepšení efektivity a kvality výrobních procesů a otevírá nové možnosti pro budoucí výzkum. Navržené metodologie a získané výsledky mohou sloužit jako referenční bod pro další studie zaměřené na vývoj nových dokončovacích metod, jejich optimalizací a zlepšení kvality vnitřních povrchů v případě komponentů vyrobených aditivními technologiemi.