Precisie Split-Moulds maken met behulp van Tooling Prepreg & Mould Bushes

In deze 13 minuten durende tutorial leer je het volgende:

• Hoe matrijsbussen worden gebruikt om delen van meerdelige matrijzen uit te lijnen en vast te zetten
• Hoe verwijderbare barrières op het patroon eenvoudig 90°-omkeringen op matrijzen kunnen creëren
• Hoe je uitlijnpennen gebruikt om de matrijsbussen nauwkeurig te positioneren
• Hoe malbussen in de mal te lamineren
• Overwegingen bij het vacuümzuigen over struiken en pennen
• De struiken gebruiksklaar slijpen

De tutorial bevat ook een overzicht van CNC-bewerking van de epoxypatronen, het lamineren en uitharden van XPREG® XT135 tooling prepreg en het afwerken van de mallen met S120 board sealer, die allemaal ook uitgebreider worden behandeld in andere tutorials.

De patronen worden gebruikt om de mal van te maken. Omdat deze mallen voor pre-preg gebruik zijn, moeten de patronen ook bestand zijn tegen de temperatuur van de eerste uitharding van de Tooling Pre-preg. Hiervoor wordt meestal een Epoxy Tooling Block gebruikt.

In dit geval wordt dit uitgeblokt met behulp van onze EB700 Epoxy Tooling block. Vervolgens wordt de plaat CNC gefreesd op een 3-assige bovenfrees, worden de bewerkingssporen met de hand weggeschuurd en wordt de plaat afgewerkt met S120 board sealer om de uiteindelijke afgewerkte patronen te verkrijgen.

Omdat het patroon de pre-preg uitharding moet overleven, worden de flenzen en klembusoppervlakken bijna altijd gefreesd in het gereedschapspaneel, omdat andere materialen het gietproces waarschijnlijk niet zullen doorstaan. Voor meer informatie over het ontwerpen van deze elementen in CAD hebben we hier een gedetailleerde video die het proces uitlegt: Praktische CAD-technieken voor het ontwerpen van samengestelde patronen/matrijzen

Voor complexe gedeelde matrijzen zoals deze is het belangrijk dat je de matrijzen nauwkeurig kunt uitlijnen. Dit is het doel van de klembussen. In theorie zou je door de mallen kunnen boren en gewoon een moer en bout kunnen gebruiken, maar deze gaten zouden snel slijten waardoor er problemen zouden ontstaan met het uitlijnen van de mal.

De klembussen van de mal lossen dit probleem op. Ze worden hier in Stoke on Trent gemaakt en zijn met precisie bewerkt, gehard en hebben een gegroefde zeskantige kop om ze stevig in het laminaat vast te zetten. Ze zijn verkrijgbaar in een M6 en M8 fitting, gecombineerd met een plug voor uitlijning tijdens het gietproces.

De aard van de mal die we willen maken betekent dat we een bekisting nodig hebben. Deze is CNC gesneden uit 3mm koolstofplaat, maar kan ook gemakkelijk met de hand worden gesneden uit elk materiaal dat de uithardingstemperatuur aankan. Een losmiddel is essentieel om ervoor te zorgen dat de afgewerkte mal van het patroon verwijderd kan worden. Het patroon, de bekisting en de paspennen moeten dus allemaal gecoat worden. Het is aan te raden om de coating aan te brengen voor de assemblage, om ervoor te zorgen dat de hars die tussen de delen uitloopt er niet voor zorgt dat ze aan elkaar vastkleven.

De CR1 EasyLease Chemical Release Agent wordt in 6 lagen aangebracht op het patroon, de bekisting en de paspennen. Zodra het lossingsmiddel volledig is opgedroogd, kan de bekisting worden gemonteerd door M4 gaten in het patroon te boren en te tappen en deze vast te schroeven met M4 bouten. De bussen worden dan over de paspennen geschoven en op hun plaats gedrukt op alle plaatsen op de patronen. Er worden enkele extra bussen op de bekisting gemonteerd zodat een vlakke plaat op de mal kan worden gemonteerd om de vleugelwortels te vormen. Er is niet genoeg dikte om een paspen te gebruiken, dus worden de bussen op hun plaats gehouden met een moer en een bout.

Nu de patronen klaar zijn voor gebruik, is het tijd om de tooling pre-preg te lamineren. Deze principes met het patroon en de bussen kunnen ook worden toegepast bij het handmatig maken van mallen, maar omdat deze mal bedoeld is voor pre-preg productie, zal waarschijnlijk een tooling pre-preg worden gebruikt. In dit geval wordt het XT135 Tooling Pre-preg systeem gebruikt. Deze video is niet bedoeld als een volledige handleiding voor het XT135 systeem, dus de details komen redelijk snel aan bod. Voor een gedetailleerde video over het gebruik van het XT135 systeem kun je onze handleiding over het maken van Prepreg koolstofvezelmallen met Tooling Prepreg bekijken of de verwerkingsgids downloaden.

Eerst worden er stroken gesneden uit de bovenlaag in een hoek van 45 graden en vervolgens in de krappe hoeken geplaatst. Dit wordt gedaan om de vezels in de krappe hoeken van 90 graden te krijgen. Door in een hoek van 45 graden te leggen, hoeven de individuele vezels slechts een hoekverandering van 45 graden te maken, waardoor ze gemakkelijker in de hoek passen en er minder kans is op holtes of brugproblemen in dit gebied. Een warmtepistool kan worden gebruikt om het oppervlak van het patroon op te warmen en de pre-preg iets zachter te maken om de hechting en de grip op het patroon te verbeteren.

De volgende stap is het lamineren rond de struiken door kleine stukjes materiaal te snijden. Een wattenpons is een geweldig gereedschap om de gaten in de patch te snijden. De lap wordt dan over de struik op het patroon aangebracht. De zijkanten van de struiken worden dan gelamineerd met een deel van de 45 graden gesneden strook voordat de rest van het oppervlak op de normale manier wordt gelamineerd. Dit wordt dan herhaald voor het tweede patroon, voordat een debulk wordt aangebracht. Dit wordt gedaan door een laag geperforeerde loslaatfolie aan te brengen, te ontluchten en de patronen dan vacuüm te zuigen onder volledig vacuüm gedurende minstens 20 minuten. Dit zorgt voor een goede consolidatie van het oppervlak tegen de mal. Zodra de debulk is voltooid, kunnen de patronen uit de zak worden gehaald en kunnen we verder gaan met het lamineren van de ruglagen.

De backinglagen worden op dezelfde manier gelamineerd als de oppervlaktelaag, maar omdat het een dikker laminaat is, kost het iets meer moeite om het te snijden en te leggen. Voor kleine mallen zoals deze gaan we voor een 1-2-1 lay-up, wat betekent dat één laag oppervlak, 2 lagen backinglaag en een laatste laag oppervlaklaag worden gebruikt om een gebalanceerde lay-up te krijgen. Voor grotere mallen is een 1-4-1 lay-up gebruikelijker. Voor een optimale balans op de mallen is het een goede gewoonte om de backing ply halverwege om te draaien en verder te gaan met de harsrijke kant naar boven. Voor deze kleine en sterk gevormde mal hebben we er echter voor gekozen om dit niet te doen omdat dit een verwaarloosbaar effect heeft op de maatnauwkeurigheid en tijd bespaart.

Nu de ruglagen zijn aangebracht, kunnen de mallen worden uitgehard. Eerst wordt een geperforeerde loslaatfolie aangebracht, dan de ademende laag, voordat ze vacuüm worden gezogen. Trek langzaam een volledig vacuüm en pas de zakfolie aan om brugvorming te voorkomen. Zorg er extra voor dat er overtollige folie rond de pinnen zit, zodat de kans op doorprikken van de zak minimaal is wanneer het vacuüm wordt getrokken. Voer vervolgens een volledige lektest uit om er zeker van te zijn dat de zakken verzegeld zijn en klaar zijn voor de uitharding.

De uitharding wordt uitgevoerd in onze OV301 Composites Curing Oven met de standaard initiële uithardingscyclus voor het XT135 Tooling Pre-preg systeem. Dit gebeurt bij 65C gedurende enkele uren en dit is het verschil met andere pre-preg systemen.

Als de uithardingscyclus is voltooid, kunnen de mallen uit de oven worden gehaald en de vacuümzakjes worden verwijderd. Het is nu tijd om de paspennen eruit te halen - de kop van de pennen heeft een M8 schroefdraad. Dit maakt het gebruik van een schuifhamer mogelijk om de pennen eruit te halen. Een alternatieve optie is het gebruik van een T-greep, die op de pen kan worden geschroefd en een borgmoer kan worden vastgedraaid. Door draaien en trekken kunnen de pennen eruit worden getrokken.

Een schuifhamer of T-greep zijn de ideale gereedschappen, maar indien nodig kunnen de pennen verwijderd worden met een bout. Hiervoor is een borgmoer nodig, waarbij de bout in de pen wordt gedraaid tot de bodem, vervolgens een halve slag wordt teruggedraaid en de borgmoer wordt gebruikt om de bout vast te zetten. De bout kan dan met de hand worden afgewikkeld door draaien en trekken. Het is ook mogelijk om een accuboormachine te gebruiken voor het uittrekken, maar houd de boorsnelheid laag om overmatige verhitting van de paspen te voorkomen, waardoor het omringende laminaat van de mal beschadigd kan raken.

Als alle pennen zijn verwijderd, is er weinig dat de mallen op hun plaats houdt en kunnen ze gemakkelijk van het patroon worden gehaald. Daarna moet het gootstuk worden verwijderd, de flenzen worden bijgesneden en het materiaal rond de bovenkant van de bussen wordt vlak geslepen. Dit is nodig om de bout een vlak oppervlak te geven en ook om de flenzen of scherpe randen te verwijderen die een vacuümzak zouden kunnen doen barsten tijdens het gebruik van de mallen.

Nu de matrijzen uit de patronen zijn gehaald, is de volgende stap het uitharden. Dit is een nabehandeling bij verhoogde temperatuur die tot de maximale gebruikstemperatuur van de matrijzen gaat en ervoor zorgt dat ze volledig uitharden en klaar zijn voor gebruik bij hoge temperaturen. Dit gebeurt buiten de patronen om problemen met thermische uitzetting te voorkomen. Omdat het gesplitste matrijzen zijn, worden ze tijdens de nabehandeling aan elkaar geklemd voor een perfecte uitlijning tussen de matrijshelften.

Als je een splitmal met de tooling pre-preg (of in de meeste gevallen een ander toolingsysteem) nabehandelt, is het belangrijk om een lossingsmiddel aan te brengen op alle contactvlakken van de vormflenzen. De reden hiervoor is dat op onbehandelde oppervlakken de temperatuurstijging van de post-uitharding de hars iets zachter kan maken, waardoor onbehandelde flenzen enigszins aan elkaar kunnen kleven. Nadat het lossingsmiddel is aangebracht, kunnen de maldelen met de bouten en moeren aan elkaar worden geklemd.

Nadat de mal is vastgeklemd, wordt deze in de OV301 Composites uithardingsoven geplaatst en wordt de standaard post-uithardingscyclus voor het XT135 Tooling System uitgevoerd. Dit omvat een zeer langzame stijgsnelheid tot de maximale gebruikstemperatuur om vervorming te voorkomen. Dit kan eenvoudig worden geprogrammeerd en geselecteerd via de OV301 Touch Screen Controller. Zodra de post-uitharding voltooid is, kunnen de matrijsdelen uit de oven worden gehaald.

Na de post-uitharding kan het zijn dat je een kleine hoeveelheid afdruk op het oppervlak hebt, veroorzaakt door de verhoogde temperatuur van de post-uitharding. Om dit te verwijderen kun je het gewoon vlak schuren met korrel 800 of 1200 en daarna kun je het oppervlak één of twee lagen S120 geven om de glans te herstellen.

Met de zijplaten, gemaakt van koolstofvezelplaat, is de complete set mallen nu compleet. Door gebruik te maken van de Tooling pre-preg en de klembussen hebben we een hoogwaardige en nauwkeurige mal gemaakt die nu gebruikt kan worden om een serie onderdelen te maken.