Voidaanko muotin korjaukseen käyttää erilaisia ​​metallipainomateriaaleja?

1. Materiaalin suorituskyvyn mukauttaminen: yhden asian korjaamisesta sen toiminnan parantamiseen
Tärkeimmät asiat, jotka on tehtävä muotin korjaamiseksi, on tehdä siitä uudelleen geometrisesti oikea, tehdä siitä kestävämpi kulutusta, korroosiota ja lämpöväsymistä vastaan. Erilaisia ​​metallipainomateriaaleja voidaan räätälöidä erilaisiin korjaustoimintoihin muuttamalla niiden koostumusta ja parantamalla painoprosessia.
Ruostumaton terässarja: edullinen vaihtoehto kaikkiin korjauksiin
316L ruostumaton teräs on yksi suosituimmista muotinkorjausmateriaaleista, koska se on kestävä ja ruosteenkestävä. Siinä on suuri tulostusikkuna, se reagoi helposti laserenergiaan ja sen tulostama pehmopaperi on paksua. Se toimii hyvin muottien kiinnittämiseen, joiden on oltava erittäin puhtaita, mukaan lukien ne, joita käytetään elintarvikkeiden pakkaamiseen ja kodinkoneiden kuorien valmistukseen. Esimerkiksi kodinkoneita valmistava yritys käytti 316 litran ruostumattomasta teräksestä valmistettua 3D-tulostusta ruiskuvalumuottien erotuspinnan kiinnittämiseen. Korjauskerroksen ja alustan metallurginen sidoslujuus oli 450 MPa, ja kloridi-ionien korroosionkestävyys oli kolme kertaa parempi kuin tavallisella galvanoimalla. Asioiden korjaamiseen kuluva aika lyheni 7 päivästä 48 tuntiin.
17-4PH-martensiittinen saostuskarkaisuteräs on käsitelty vanhentaen, jolloin vahvistusfaasit saostuvat. Sen kovuus on HRC45-55 ja se soveltuu hyvin korkean kuormituksen leimausmuotin reunojen korjaukseen. Eräs autonosien valmistaja käytti tätä ainetta progressiivisten kuperien muottien kiinnittämiseen, mikä teki niistä 200 000 kertaa pidempään ja pienensi yksittäisen kappaleen kiinnityskustannuksia 60 %.
Tool Steel -sarja: Iso askel eteenpäin suorituskyvyssä kuumissa ympäristöissä
Koska H13-kuumatyöstöteräs kestää lämpöväsymistä ja kovettumista, sitä käytetään usein muottivalumuottien kiinnittämiseen. Perinteisessä korjauksessa H13-teräs edellyttää rakeiden koon säätelyä takomalla ja lämpökäsittelyllä. Toisaalta 3D-tulostuksessa DED (directed Energy Deposition) -tekniikka voi tuottaa suoraan pieniä rakeisia rakenteita (ASTM 8-10). H13-teräksestä 3D-tulostusta käytettiin kiinnittämään painevalumuotin ydin moottorin sylinterilohkoon. Korjauskerroksen lämpöväsymisikä oli 12 000 kertaa tavallista hitsausta pidempi. Se ei vaadi lisälämpökäsittelyä, mikä puolittaa toimitusajan.
D2-työkaluteräksellä on korkea hiili- ja kromipitoisuus (C 1,5 %, Cr 12 %) ja Rockwell-kovuus HRC60 tai enemmän. Se sopii hyvin kylmäleimausmuotin leikkuureunan kiinnittämiseen. Yksi elektronisten liittimien valmistaja käytti D2-teräksistä 3D-tulostusta tarkkojen leimausmuotien kiinnittämiseen. Korjauksen jälkeen pursekorkeus laski 0,05 mm:stä 0,01 mm:iin ja tuotteen sertifiointiaste nousi 92 %:sta 98 ​​%:iin.
Korkean{0}}lämpötilojen metalliseossarja: suorituskykytakuu jopa huonoimmissa työoloissa
Nikkeli-pohjaiset korkean lämpötilan-lejeeringit, kuten Inconel 718, pysyvät lujina 650 asteessa, ja niitä voidaan käyttää lentokoneiden moottoreiden terien muottien kiinnittämiseen ja korkean-lämpötilan takomiseen. Inconel 718 todennäköisesti epäonnistuu perinteisten korjausten aikana lämpöhalkeilun vuoksi. 3D-tulostus voi kuitenkin pysäyttää pylväsmäisten kiteiden muodostumisen ja pitää halkeamisnopeuden alle 0,1 % muuttamalla skannaustaktiikkaa (kuten kerrosten välinen kierto 67 astetta) ja energiatiheyttä (80-100J/mm³). Lentokonevalmistaja käytti Inconel 718:aa turbiinilevyjen takomiseen tarkoitettujen muottien kiinnittämiseen. 620 asteen/10000 lämpösyklin jälkeen korjauskerros ei halkeillut ja muotin käyttöikä pidennettiin kolminkertaiseksi alkuperäiseen muotiin verrattuna.
Kupariseossarja: räätälöity vaihtoehto lämmön nopeaan eroon
Kupariseokset, kuten CuCrZr, soveltuvat erinomaisesti muottien jäähdytysjärjestelmien kiinnittämiseen, koska ne johtavat lämpöä erittäin hyvin lämmönjohtavuudella 200–300 W/(m · K). Rakenteellisista rajoituksista johtuen perinteisissä porausprosesseissa jäähdytysvesikanava jäähtyy todennäköisesti epätasaisesti. 3D-tulostuksella voit tehdä heti mukautuvan jäähdytyskanavan. Auton puskurin muotti kiinnitettiin CuCrZr-seoksesta valmistettuun 3D-tulostukseen. Tämä sai jäähdytysvesipiirin toimimaan 40 % paremmin, lyhensi yhden kappaleen tekemiseen kuluvaa aikaa 18 sekunnista 12 sekuntiin ja energiankulutusta 22 %.
2. Prosessin sopeutettavuus: yksittäisestä korjauksesta komposiittivalmistukseen
Metallien 3D-tulostuksen korjausmuottien tärkein etu on, että ne ovat riittävän joustavia mahdollistamaan korjaussuorituskyvyn tarkan hallinnan materiaalien, tekniikoiden ja rakenteiden yhteissuunnittelun avulla.
Laser Selektiivinen sulatus (SLM): Vakiotekniikka korkean tarkkuuden korjaamiseen
SLM-teknologia käyttää laserpisteitä, jotka ovat 25–50 μm leveitä, korjaamaan asioita, joissa on erittäin pieniä vikoja, mukaan lukien tarkkuusmuotit. Puolijohdepakkausmuottia korjattaessa käytettiin SLM-tekniikkaa 0,05 mm:n paksuisen 17-4PH-teräksen korjauskerroksen painamiseen, jonka mittatarkkuus oli ± 0,02 mm ja pinnan karheus Ra alle tai yhtä suuri kuin 0,8 μm. Kiinnityksen jälkeen muotti voidaan aloittaa suoraan tuotantoon ilman, että sitä tarvitsee kiillottaa uudelleen.
Elektronisuihkusulatus (EBM): uusi tapa korjata korkeissa{0}}lämpötiloissa olevat metalliseokset nopeasti ja helposti
EBM-tekniikka käyttää elektronisuihkuja lämmönlähteenä valmistamaan nopeasti prototyyppejä materiaaleista, kuten kuparista ja titaanista, jotka heijastavat valoa hyvin tyhjiössä. Rakettimoottorin polttokammion muotin kiinnittämiseen käytettiin EBM-tekniikkaa CuCrZr-lejeeringin jäähdytyskanavien tulostamiseen. Tämä tehtiin nopeudella 200 cm³/h, mikä on viisi kertaa nopeampi kuin SLM-tekniikka. Korjauskerroksen tiheys oli 99,9 % ja lämmönjohtavuus, joka oli samanlainen kuin takeilla.
Suunnattu energiapinnoitus (DED): Pikakorjaus suurille muotteille
DED-teknologia mahdollistaa suurten muottien nopean korjauksen syöttämällä jauhetta samanaikaisesti. Se toimii hyvin suurten laitteiden, kuten paine-valumuottien ja taontamuottien, kiinnittämiseen. DED-tekniikkaa käytettiin H13-teräksen korjauskerroksen painamiseen 0,5 m²:n alueelle taontamuottiin tuuliturbiinin laakerille. Ongelman korjaamiseen kulunut aika lyheni 15 päivästä 72 tuntiin, ja korjauskerroksen ja alustan välinen sidoslujuus saavutti 500 MPa, mikä on se, mitä tarvitaan korkeapainetaonta-asetuksiin.
3. Käyttö liiketoiminnassa: alueen asioiden korjaamisesta koko elinkaaren hallintaan
Metallin 3D-tulostuksen korjaustekniikka on kehittynyt yksittäisen muotin korjauksesta muotin elinkaaren hallintaan, mikä luo suljetun-silmukan "ennaltaehkäisevän korjauksen toiminnallisen päivityksen uudelleenvalmistuksen":
Ennaltaehkäisevä korjaus: huolto, joka perustuu tietoihin ja tehdään etuajassa
3D-tulostuksen korjaus voidaan tehdä hyvissä ajoin asettamalla muottiin anturit, jotka pitävät silmällä esimerkiksi lämpötilaa ja rasitusta reaaliajassa, ja käyttämällä digitaalista kaksoistekniikkaa arvaamaan, missä muotti hajoaa. Tietty autonosia valmistava yritys on laittanut lämpötila-antureita painevalumuotteisiin. Kun ydinlämpötila ylittää kriittisen tason, CuCrZr-lejeeringin 3D-tulostuksen korjausmenettely käynnistyy itsestään. Näin muotti kestää 500 000 kertaa pidempään kuin muuten.
Toiminnallinen päivitys: Ajattele korjausta tapana parantaa asioita
Korjausprosessin aikana käytämme uusia rakenteita, kuten konformista jäähdytystä ja kevyttä ristikkoa muotin toimivuuden parantamiseksi. Matkapuhelimen kannen ruiskumuotin korjauksessa hyödynnettiin 3D-tulostusta lisäämällä muotin ytimeen topologiaan optimoituja jäähdytyskanavia. Tämä leikkasi tuotteen vääntymisen 0,8 mm:stä 0,2 mm:iin. Hilarakenteella leikattiin myös muotin painoa 30 % ja sen energiankäyttöä 15 %.
Uudelleenvalmistus: uudelleenrakentamisen arvoinen kiertotaloudessa
3D-tulostustekniikan käyttö rikkoutuneiden muottien uudelleenvalmistukseen voi leikata korjauskustannukset 40 prosenttiin uusien muottien kustannuksista. Lentokoneen moottorin siiven muotin uudelleenvalmistusprosessissa kulunut ontelo korjattiin Inconel 718 -metalliseoksen 3D-tulostuksella. Korjauksen jälkeen muotti toimi 90 % yhtä hyvin kuin uusikin, ja sen korjaamiseen kulunut aika meni 3 kuukaudesta 3 viikkoon, mikä säästää paljon rahaa tuotantoon.