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Relatório de aplicação

A RSD Polytec confia na nova série EPDBEH da MOLDINO para a fresagem de alto brilho

"O projeto não teria sido possível sem as fresas da MOLDINO"

A especialização principal da RSD Polytec GmbH em Bad Säckingen, Alemanha, inclui ferramentas para óticos. A empresa começou recentemente a utilizar as novas fresas de topo de ponta esférica EPDBEH da MOLDINO para acabamento fino. Agora só é necessária uma única ferramenta para fresar uma grande superfície refletora praticamente sem desgaste.

A maquinação de precisão tem uma longa tradição na atual empresa de fabrico de moldes RSD Polytec GmbH. Fundada em 1964 por Karl Klausmann em Schwörstadt, no sul de Baden, a empresa de fabrico de moldes e ferramentas está sediada há cerca de quatro anos na sua atual localização no Alto Reno, na vizinha Bad Säckingen. Ao longo das décadas, a empresa evoluiu para um fabricante de alta tecnologia de moldes de injeção de pequena e média precisão, bem como de ferramentas de perfuração e quinagem. Desde 2014, o fabrico de ferramentas faz parte do Grupo RSD. A cooperação e a aquisição de uma empresa de moldes e ferramentas de renome foi o passo natural seguinte para a empresa crescer ainda mais no domínio da tecnologia de moldagem por injeção e para reforçar esta área com o elevado nível de especialização da Karl Klausmann GmbH.

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O Diretor Geral Jürgen Klausmann (à esquerda), o operador de máquina Raphael Thoma, o programador CAM Stefan Hribar, o Chefe de Fabrico de Ferramentas Frank Albiez e o otimizador de processos Johannes Zimmermann da MOLDINO (à direita).

A erosão já não era suficientemente precisa

Há cerca de cinco anos, a empresa sediada em Baden começou a mudar para a fresagem HSC e, em particular, para a maquinação em duro com ferramentas de metal duro do fabricante japonês MOLDINO (então MMC HITACHI Tool). "Passámos a utilizar estas fresas de alta precisão em cada vez mais áreas de cavidades que, anteriormente, só utilizávamos erosão por penetração", diz Frank Albiez, diretor de fabrico de ferramentas, descrevendo o desenvolvimento. No início, apenas as óticas eram utilizadas para o polimento EDM, sublinha. As máquinas HSC dos anos anteriores simplesmente não eram suficientemente precisas. O avanço veio há dois anos, com a aquisição da nova Exeron HSC MP11/5 de 5 eixos, que pode utilizar plenamente a sua precisão e dinâmica no pavilhão, que tem uma temperatura controlada a +/- 2 °C. "O impulso para este investimento veio do cliente", recorda o Diretor Geral Jürgen Klausmann.

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Superfície refletora de um guia de luz superficial após maquinação com fresas de ponta esférica de metal duro da série EPDBEH da MOLDINO.

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Testado e aprovado: Todas as superfícies refletoras dos moldes para ótica luminosa são agora produzidas na RSD Polytec, utilizando a série de fresas EPDBEH da Moldino.

"Era necessário um nível de precisão muito elevado para os óticos, que não podia ser alcançado com o anterior polimento por erosão da ótica." Por conseguinte, a fresagem também era necessária aqui. Isto era agora possível com a MP11/5 de alta precisão. "Para fresar superfícies refletoras, o acabamento final tem de ser efetuado às velocidades mais elevadas possíveis e com uma elevada dinâmica da máquina", explica o Diretor de Produção Albiez.

Anteriormente, era essencial trabalhar com ferramentas irmãs, especialmente para grandes superfícies, porque a vida útil das fresas era insuficiente. "No entanto, há uma compensação mínima ao mudar de ferramenta, uma vez que a fresa já não corta o material corretamente no final da sua vida útil." Anteriormente, esta transição tinha de ser homogeneizada manualmente e toda a superfície tinha de ser polida até ficar com um brilho elevado. Graças à vida útil mais longa das fresas, grandes áreas podem agora ser fresadas com uma única ferramenta, reduzindo assim o custo do demorado polimento manual. No entanto, é sempre necessário encontrar um equilíbrio entre os tempos de funcionamento muito longos da máquina e o trabalho de polimento manual: as superfícies pequenas são completamente fresadas até um alto brilho, enquanto as superfícies grandes são polidas ao mínimo em favor de tempos de funcionamento mais curtos da máquina.

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Criador de brilho: Duas arestas de corte, cada uma com um ângulo de folga de duas fases, e o inovador nano-revestimento TH3 são caraterísticas destas fresas de topo de ponta esférica de metal duro EPDBEH da Moldino.

A razão: o TH3 é uma nano camada com um tamanho de grão extremamente fino, inferior a 10 nm. Isto significa que as partículas do revestimento são muito menos removidas do que com um revestimento convencional. A série EPDBEH abrange uma vasta gama de diâmetros de 0,1 a 12 mm, com comprimentos efetivos até um máximo de 20 x D. A excelente concentricidade das fresas e as tolerâncias de fabrico extremamente baixas, que se situam na gama de um dígito μ, também são importantes para o resultado da maquinação e para a fiabilidade do processo.

Objeto de ensaio: molde multi-cavidades

Um molde multi-cavidades utilizado para testar se as novas fresas de topo de ponta esférica cumprem a sua promessa na prática. O molde vai injetar uma placa transparente para um componente automóvel. Tratava-se de uma cavidade com cerca de 120 mm x 100 mm e 30 mm de profundidade, com uma tolerância de +/- 0,01 mm e uma superfície de alto brilho. O material utilizado foi o 1.2344 com 52 HRC.

Nano-revestimento ultra-fino como chave para o sucesso

Esta era a situação no início de 2021, e é aí que entra Johannes Zimmermann da MOLDINO. Como otimizador de processos, como são conhecidos os engenheiros de aplicação da MOLDINO, ele apoia o departamento de fabrico de ferramentas da RSD Polytec há mais de oito anos. Graças às suas visitas regulares, ele conhecia o problema: a sua solução foi o uso das novíssimas fresas de topo esféricas da série EPDBEH (Epoch Deep Ball Evolution Hard). Estas ferramentas de metal duro têm duas arestas de corte, cada uma com um ângulo de folga de duas fases. Esta geometria foi especialmente concebida para aços duros e ultra-duros até 68 HRC. O primeiro ângulo de folga pára o progresso do desgaste. A MOLDINO chama a este efeito "dupla face" e melhora a precisão do contorno, minimizando o desgaste. Juntamente com o recém-desenvolvido nano-revestimento TH3, a vida útil da ferramenta é aumentada muitas vezes: "O novo revestimento TH3 permite-nos trabalhar a uma velocidade de corte muito mais elevada sem um desgaste relevante da ferramenta. Isto permite-nos alcançar uma qualidade de superfície significativamente superior", sublinha Johannes Zimmermann.

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Com mais de 200 artigos na faixa de diâmetro de 0,1 a 12 mm e um comprimento útil de até 20 x DC, uma ampla gama de aplicações é coberta. Graças ao revestimento especial TH3, particularmente adequado em aços duros até 68 HRC.

Em conjunto com o programador CAM Stefan Hribar, Zimmermann ajustou os passos de maquinação, os dados de corte e a seleção de ferramentas. A programação (e o design) é efectuada em Bad Säckingen com o software 3D TopSolid 7 do especialista francês em CAD-CAM com o mesmo nome.

Os testes foram efetuados na Exeron HSC MP11/5 com lubrificação de quantidade mínima, em conjunto com o operador da máquina Raphael Thoma. "Anteriormente, fazíamos o desbaste, o pré-acabamento e o acabamento, ou seja, três processos", explica Hribar, explicando o trabalho conjunto de otimização. "Com as novas fresas, foi adicionado um quarto processo, o acabamento fino."

Tal como antes, a fresagem foi efetuada em 3+1 eixos com um eixo B inclinado, e a empresa sediada em Baden escolheu um diâmetro esferico relativamente pequeno, de 0,4 mm. A estratégia de acabamento no TopSolid 7 foi mantida, o avanço foi reduzido ligeiramente em favor da qualidade da superfície, assim como a taxa de avanço. "Por outro lado, aumentámos significativamente a velocidade de corte para 51 m/min graças ao revestimento TH3." Para além disso, a configuração da tolerância no CNC Heidenhain foi ajustada e harmonizada com a do CAM.

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O programador de CAM Stefan Hribar no seu posto de trabalho na RSD Polytec. Neste caso, o molde de uma guia de luz plana está aberto no TopSolid 7.

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Salto quântico: O operador de máquina Raphael Thoma no centro de maquinação de 5 eixos Exeron HSC MP11/5, que elevou a maquinação dura HSC com fresas Moldino a um novo nível.

Este facto é tanto mais notável, quanto o material utilizado é 1.2343 ESU, do prestador de serviços Contura. Esta liga é produzida a partir de um material inicial em pó, incluindo canais de arrefecimento próximos do contorno, utilizando o processo SLS (fusão seletiva a laser). Este material é conhecido por ser relativamente difícil de maquinar. Frank Albiez resume: "Sem as novas fresas, um projeto como este não teria sido possível, pelo menos não com esta qualidade."

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A moldagem por injeção de precisão com elevada complexidade e superfícies visíveis exige muito do fabrico de moldes. Uma maior eficiência na maquinação pode reduzir drasticamente os custos.

Sucesso do projeto graças às novas fresas

O resultado foi mais do que convincente. "Após o acabamento com uma única fresa EPDBEH, o nosso polidor passou por cima com a pasta de 3μm e 1μm - e obtivemos a superfície de alto brilho perfeita e dimensionalmente precisa." Após pouco menos de duas horas de fresagem, não havia qualquer sinal de desgaste na ferramenta. Hribar ainda está impressionado com o facto de tudo ter funcionado como planeado Deixaram de ser necessárias cinco operações de polimento, que envolviam o lixamento com diferentes tamanhos de grão. Anteriormente, o polidor necessitava de três horas por cavidade, agora uma hora é suficiente. A análise de custos realizada para o polimento neste projeto revelou uma poupança de quase 30 %.

"Apesar de todas as vantagens das fresas EPDBEH, não teríamos chegado tão rapidamente onde estamos agora sem o excelente apoio da MOLDINO e a extraordinária assistência de Johannes Zimmermann", garante Frank Albiez. "Agora, fresamos todas as superfícies refletoras com a série EPDBEH". O gerente de fabrico de ferramentas aponta para um projeto atual - uma ferramenta para uma guia de luz plana. "Com esta superfície de espelho comparativamente grande, conseguimos reduzir até para metade o esforço de polimento." A fresa de topo esférico de 4 mm da série EPDBEH levou sete horas para completar a superfície espelhada da cavidade de aproximadamente 600 mm x 300 mm de largura e 60 mm de profundidade. Apesar de utilizar uma velocidade de corte de 214 m/min, a fresa não apresentou desgaste.

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Sem necessidade de polimento: Este postiço de alto brilho é um dos exemplos, onde a RSD Polytec aplica as ferramentas de alta qualidade fornecidas pela Moldino.

A cooperação é a chave para o sucesso!

RSD Polytec

A RSD Polytec também produz, naturalmente, ferramentas para o Grupo RSD. No entanto, o foco da produção está nos clientes externos, principalmente do setor automóvel. Juntamente com os clientes, são desenvolvidos e fabricados produtos técnicos, por exemplo, elementos de fixação, bem como peças de design sofisticadas ou óticas de iluminação. Os moldes de injeção de alta precisão para óticas de iluminação são uma das principais competências da RSD Polytec. A empresa sediada em Baden construiu uma excelente reputação neste domínio ao longo dos últimos dez anos. "Estes moldes não são particularmente difíceis em termos da sua estrutura mecânica. Mas a precisão dimensional e o acabamento da superfície têm de ser realmente perfeitos", sublinha o Diretor-Geral Jürgen Klausmann. "Os nossos clientes dão o maior valor a este aspeto e falam connosco especificamente sobre isso."

www.rsdpolytec.de

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