2025-08-07
Новый подход шведского стартапа к обработке металлов давлением
Когда вы впервые видите гибочный станок, вспоминается фильм «Звёздные врата». Кобот подаёт вырезанную лазером заготовку в круглую, похожую на портал раму. Три руки, каждая из которых расположена вокруг внутренней направляющей, начинают сгибать заготовку уникальным образом. Линии сгиба не прямые, а изогнутые.
«И да, мы часто называем этот станок «Звёздными вратами».
Это был Йонас Нюванг, генеральный директор и соучредитель StilFold AB, шведского стартапа, который представил процесс, называемый им «безинструментальным промышленным оригами». Этот процесс, также известный как гибка по криволинейной траектории, позволяет сгибать листовой металл таким образом, что каждый компонент становится гораздо прочнее, чем при традиционной формовке. Ранее в этом году компания представила станок StilWorks, который может превратить эти сгибы из концепции в реальность (см. рис. 1). Это последняя глава в истории, которая началась, когда Ниванг и соучредитель компании Туэ Бейер, главный технический директор, начали экспериментировать со складыванием толстого картона подобно оригами.
«Когда начинаешь складывать по кривой, — сказал Ниванг, — начинают получаться хорошие вещи».
Рассмотрим традиционные методы формовки листового металла, не требующие специального инструмента, например, штамповки или гидроформовки. Листогибочные прессы, гибочные машины, фальцевальные машины — все они создают прямые линии сгиба на плоском листе металла.
Когда основатели StilFold начали экспериментировать с картонными вырезами, они не думали о традиционных производственных технологиях. Их вдохновило нечто гораздо более древнее: оригами. Они представляли себе, как мастер оригами складывает изделие. В одних местах он складывает прямо, а в других аккуратно складывает по изгибам и контурам, практически «вылепливая» бумажное изделие до его окончательной формы. Сгибание металла может повысить прочность. И, конечно же, традиционное оригами использует всего один лист бумаги.
Эти идеи побудили Ниванга и Бейера задаться вопросом: что, если метод гибки металла может сократить количество необходимых деталей в изделии и, следовательно, упростить производство? Кроме того, может ли правильная фальцовка повысить прочность и, следовательно, позволить использовать более тонкий листовой металл, уменьшая общий вес изделия? Другими словами, может ли метод фальцовки металла сделать изделие проще, легче и проще в производстве?
В результате появилась криволинейная фальцовка – процесс, в котором геометрия складок и их точное расположение могут значительно повысить прочность. Согласно техническому документу StilFold: «В отличие от плоских поверхностей или прямых складок, изогнутые формы более эффективно сопротивляются деформации при воздействии изгибающих или сжимающих сил. Это в первую очередь обусловлено повышенной геометрической жесткостью изогнутых поверхностей. … [Кроме того], изогнутые складки создают трехмерную геометрию, которая распределяет нагрузку более равномерно. Такое равномерное распределение предотвращает возникновение локальных точек напряжения, характерных для конструкций с прямыми складками, тем самым повышая общую прочность и срок службы материала».
Во время звонка в Zoom в конце 2022 года Бейер повернулся и поднял шасси самоката со стола, практически не прилагая усилий. «Это нержавеющая сталь, поэтому это не самый лёгкий материал, но всё же весит всего 8,9 кг».
Сегодня это шасси является частью самоката StilRide компании, проекта, который пять лет назад начался как экспериментальная проверка концепции складывания по кривой. Сейчас он уже представлен на рынке и с тех пор завоевал несколько международных наград в области дизайна. Первоначальная конструкция состояла из 15 металлических деталей; сегодня их меньше вдвое (см. рисунки 2 и 3).
Гибка криволинейных деталей начинается с программного обеспечения. CAD-платформа компании StilWare помогает инженерам проектировать гибы, повышающие прочность компонентов и улучшающие общие характеристики конструкции (см. рис. 4). CAM-платформа компании StilTool преобразует данные в инструкции, включая последовательность гибки, оптимальную для сгибаемой заготовки.
«Платформа StilWare важна, — сказал Ниванг, — потому что она позволяет находить те криволинейные геометрические формы, которые можно сгибать. Если геометрия не соответствует свойствам материала, с которым вы работаете, процесс гибки криволинейных деталей не работает». Например, геометрия криволинейных деталей может быть оптимальной для детали из нержавеющей стали, но не подойти для закаленного алюминия. И, конечно же, толщина материала также играет свою роль.
Ранее компания сосредоточилась на программном обеспечении, а затем перешла на специализированную роботизированную установку для гибки. В прошлом году пришло время создать стандартный станок, оптимизированный для процесса гибки криволинейных деталей.
«Обсуждая конструкцию, мы понимали, что нам нужно сделать её максимально гибкой», — сказал Ниванг. «Круг дал нам эту гибкость».
Круг станка «Звёздные врата» имеет три выступающих внутрь рычага, каждый из которых оснащён инструментами для формирования углов, которые могут как сгибать, так и сжимать материал. В частности, верхний рычаг удерживает гибочный ролик, а два нижних — формующие ролики. При вращении рычагов инструментов угол гибки изменяется.
Сами инструменты можно менять в зависимости от требований к применению. Как и при профилировании и гибке на листогибочном прессе, да и в любом процессе формовки металла, инструменты для криволинейной гибки должны учитывать предел текучести материала, прочность на разрыв и склонность к растрескиванию.
«Для некоторых материалов требуются более острые наборы инструментов», — сказал Ниванг, — «в то время как для других материалов могут возникнуть проблемы при слишком острых гибочных роликах. Кроме того, мы разрабатываем различные ролики, которые могут обрабатывать материал для создания определённых углов».
Ролики были испытаны на материалах толщиной до 4 мм. Испытанные марки включают углеродистую и нержавеющую сталь, алюминий и даже титан. «Нержавеющая сталь работает очень хорошо, без проблем», — сказал Ниванг, — «но некоторые марки алюминия представляют собой проблему. Материал должен быть достаточно пластичным».
Тем не менее, процесс гибки по кривой может сгибать материал, который треснул бы при обычной формовке. «Формовка происходит поэтапно и очень бережно», — пояснил Ниванг. «Она позволяет обрабатывать очень прочные материалы. Мы тестировали стали с пределом прочности на разрыв до 1700 МПа».
Нынешний станок может обрабатывать заготовки шириной до 1,25 м, но длина зависит от грузоподъемности робота. Компания также тестирует новый станок под названием Transformer, предназначенный для работы с листами большего размера.
Машина работает с программным обеспечением, имитирующим цикл фальцовки. Когда робот захватывает заготовку, датчики определяют её положение, и система сравнивает его с цифровым двойником. После этого начинается цикл фальцовки.
В этом году компания использовала машину для проверки пределов процесса, включая скорость подачи материала через валки для создания каждой складки. Такие испытания открывают новые горизонты, и всё дело в деталях. Сами складки не всегда прямые, и сгиб в одной области может повлиять на другие области заготовки. Опять же, представьте себе художника-оригами, формирующего разные части бумаги — сжимая здесь, подгибая там.
При разработке технологии одной из первых задач была настройка углов роликов, подающих заготовку. Скорость фальцовки также была важным фактором; испытания расширили границы, чтобы определить, насколько быстро машина может подавать и сгибать материал.
Тем не менее, скорость — не самый важный фактор. Как объяснил Ниванг, гибка криволинейного типа может быть медленнее, чем традиционные методы формовки, но если она упрощает весь продукт и ускоряет производство, от первого реза до конечной поставки, метод гибки становится чрезвычайно выгодным с экономической точки зрения. Кроме того, гибка криволинейного типа не требует специального инструмента. «Когда вам не нужен специальный набор инструментов, вы можете значительно сократить время от идеи до прототипа и от прототипа до производства, особенно в условиях высокономенклатурного производства, где инвестиции в инструмент высоки и негибки».
Сейчас станок устанавливается на нескольких производственных предприятиях в Европе. «В этом году для нас проведут испытания и изготовят прототипы», — сказал Ниванг. «К 2026 году мы планируем сделать станки доступными для приобретения в любой точке мира».
На данный момент Ниванг рассматривает разработку двух типов станков: один стандартизированный и предлагается для индивидуальных предприятий по обработке листового металла для изготовления прототипов и мелкосерийного производства, а другой может быть адаптирован для OEM-производителей и крупносерийного производства. Эти станки будут иметь специальные рабочие зоны и оснастку, разработанные для конкретной линейки продукции.
Конечно, такие станки никогда не превзойдут штамповочный пресс, но, опять же, если они упростят производство на всех этапах цепочки создания ценности — уменьшая количество деталей, материалов, вес и упрощая сборку, — гибка криволинейных деталей может стать популярной, особенно по мере того, как новое поколение инженеров начнет обращать на это внимание.
Ранее в этом году группа студентов-инженеров из Технологического института Джорджии посетила производство StilFold в Швеции, чтобы познакомиться с процессом и увидеть новейшую машину для криволинейной гибки в действии. Кроме того, в лаборатории Технологического института Джорджии, где установлен ранний прототип машины для криволинейной гибки, студенты изучали этот процесс и учились работать с криволинейными сгибами.
«У нас также есть образовательная программа в Европе для инженеров и дизайнеров», — сказал Ниванг. «Одновременно мы работаем с 10 клиентами из различных отраслей, включая автомобилестроение, спецтехнику, аэрокосмическую промышленность, архитектуру и производство потребительских товаров».
Разговоры велись о гибкости и скорости процесса, но наиболее важные идеи были основаны на общих концепциях, включая позитивный эффект, который криволинейная гибка может оказать на всю цепочку поставок.
«Правда в том, — сказал Ниванг, — что мы знакомим всех с новым способом мышления».
Статья перепечатана из:https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/bending/the-potential-of-curve-forming-in-sheet-metal
Основные термины: оснастка для листогибочных прессов, пресс-формы, гибочный инструмент, гибочная оснастка, пуансоны, матрицы, матрицы для гибки, V-образные матрицы, острые пуансоны, радиусные пуансоны, канальные матрицы, ножевые блоки, стандартная оснастка, инструмент на заказ, инструментальные стали, термообработка, листогибочные прессы с ЧПУ, срок службы оснастки, стоимость гибки, нержавеющая сталь (INOX), алюминий, геометрия пуансонов и матриц, производительность гибочного производства, российское производство.
Коммерческие запросы: купить пуансоны, купить матрицы, комплекты оснастки, продажа гибочного инструмента, изготовление оснастки на заказ, нестандартные пуансоны, специальные матрицы, инструмент для сложной гибки, заточка пуансонов, восстановление матриц, ремонт гибочных ножей, подбор оснастки для листогиба.
Брендовый запрос: FABMAX.
Указание на сайт: www.fabmax.ru.
