Boorkoppen printen met LaserCusing

Mapal maakte voor haar QTD-boren met verwisselbare kop voor het eerst gebruik van Additive Manufacturing. Waarom? Heel veel vrijheid voor wat betreft vormgeving en betere mechanische eigenschappen.

De QTD-boor met zijn verwisselbare kop was als al een tijdje op de markt. Maar de serie kende zijn beperkingen: de kleinst mogelijke diameter was 13 millimeter. “Logisch”, vindt Dr. Dirl Sellmer, hoofd van de afdeling R&D bij gereedschapmaker Mapal. “De inwendige koelkanalen verzwakte de boor dusdanig, dat kleinere diameters niet konden. Maar met Additive Manufacturing heb je een enorme vormvrijheid. We konden het QTD-ontwerp helemaal herzien en zelfs spiraalvormige kanalen toepassen. Toen bleken kleinere diameters wel haalbaar.”

Hybride strategie
Om de boren ook betaalbaar te houden is er gekozen voor een hybride strategie. Sellmer: “Voor de onderdelen waar we met complexe vormgeving functioneel winst konden halen, hebben we 3D-printen toegepast. Maar alle eenvoudige onderdelen verspanen we gewoon. Zo houden we een optimale balans tussen prijs en prestatie.”

Beter koelen
De spiraalvormige koelkanalen maken niet alleen kleinere diameters mogelijk, maar zorgen ze ook voor een betere koeling. “Bij een druk tussen de 1,6 en 3 bar hebben we een 30% hogere koelvloeistofstroom in vergelijking met een koelkanaal recht door het midden van de boorkern.”, aldus Sellmer. Ook is de uittrede dankzij AM driehoekig in plaats van rond. Ook dit komt volgens Sellmer de koelvloeistofstroom ten goede.

LaserCusing
Voor het printen van de boorkoppen gebruikt Mapal twee M1 Cusing machines van het Duitse Concept Laser. Ook bij het door Concept Laser gepatenteerde LaserCusing proces wordt laagsgewijs metaalpoeder met een laser tot een geheel gesmolten. Het onderscheid zit hem volgens de fabrikant in de stochastische (red. +/- random) belichtingsstrategie die er voor zorgt dat er veel minder spanningen in de ‘gefuseerde’ lagen en onderdelen ontstaat. Dit zorgt er dan weer voor dat er met grotere bouwvolumes kan worden gewerkt. In het geval van de M1-machine is dit 250 x 250 x 250 millimeter. Afhankelijk van de geometrie versmelten hun 400W lasers tussen de 6 en 18 kubieke centimeter per uur. Voor Mapal komt dit neer op maximaal 121 boorkopen per batch, per machine.