Voiko metallista 3D-tulostus tuottaa leimausmuotteja?

1. Tekninen toteutettavuus: hyppy "konseptin todentamisesta" "skaalaussovellukseen".
Metallin 3D-tulostuksen tärkein etu on, että se mahdollistaa "ilmaisen suunnittelun" ja "nopean valmistuksen". Selektiivisen lasersulatuksen (SLM) ja elektronisuihkusulatuksen (EBM) kaltaisilla menetelmillä metallijauheita voidaan pinota päällekkäin monimutkaisten geometristen kuvioiden valmistamiseksi. Tämä ylittää muottimuotojen standardikäsittelyn rajat.
Kyky tehdä monimutkaisia ​​rakenteita
Perinteisten leimausmuottien valmistamiseksi jäähdytysvesikanavat on käsiteltävä esimerkiksi jyrsimällä ja poraamalla. Monimutkaisten onteloiden ja epätasaisten vesikanavien luominen voi kuitenkin olla vaikeaa, koska käsittelyinstrumentteihin on vaikea päästä käsiksi. Esimerkiksi auton moottorin sylinterinkannen leimausmuotin jäähdytysvesipiirin on oltava tiiviisti yhteydessä muottipesän pintaan, jotta lämpö jakautuu tasaisesti. Perinteiset menetelmät tekevät epälineaarisen vesipiirijärjestelyn luomisen vaikeaksi. Ja metalli 3D-tulostus voi luoda suoraan epäsäännöllisiä vesistöjä, kuten spiraalisia ja biomimeettisiä puunoksia. Tämä tekee jäähdytyksestä yli 30 % tehokkaampaa ja nopeuttaa muovausprosessia. Tunnettu-autoyritys käyttää 3D-tulostusta moottorin sylinterinkansien leimausmuottien valmistamiseen. Tämä lyhentää niiden tekemiseen kuluvaa aikaa kahdesta kuukaudesta kahteen viikkoon ja tekee muotit kestävät yli 100 000 kertaa pidempään.
Iso askel eteenpäin materiaalien toiminnassa
Metalli 3D-tulostus voi nyt jatkuvasti muotoilla lujia metalleja. Esimerkiksi H13-työkaluteräs voi saavuttaa HRC 50-55 kovuuden ja 22J iskusitkeys 3D-tulostuksen ja lämpökäsittelyn jälkeen. Tämä täyttää painevalumuottien tarpeet sekä kulumisen että halkeilun kestävyyden suhteen. Broadcom Precision käyttää Huashu High Techin FS273M-sarjan laitteita paine{17}}valumuottien painamiseen. Nämä insertit ovat kooltaan stabiileja jopa 50 000 leimausjakson jälkeen, ja tuottoaste on 100 %. Suorituskykyisten materiaalien, kuten titaaniseosten ja nikkeli{20}seosten, käyttö tekee 3D-tulostetuista muoteista riittävän vahvoja kestämään ankaria olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja ja korkeita paineita.
Innovaatioita prosessien integroinnissa
Löytääkseen tasapainon kustannusten ja tehokkuuden välillä teollisuus on tarkastellut hybridituotantoa, jossa yhdistyvät "3D-tulostus ja perinteinen prosessointi". General Institute of Mechanical Science Researchin Haixi Branch keksi tavan valmistaa kuumaleimausmuotteja. Ensin jyrsittiin muotin alusta ja suorat putket. Sitten he käyttivät 3D-tulostusta pinoamaan epäsäännöllisiä jäähdytysputkia päällekkäin. Lopuksi he varmistivat, että muotin onkalo oli tarkka leikkaamalla ja kiillottamalla se. Tämä toimenpide vähentää metallijauheen määrää 60 %, käsittelyyn kuluvaa aikaa 40 % ja saa jäähdytysputken ja muottipesän sopivaksi täydellisesti.
2. Suorituskyvyn tarkastus: kolme kovuuden, pitkäikäisyyden ja tarkkuuden testiä
Leimausmuotit joutuvat kestämään kymmeniä tuhansia tai jopa miljoonia korkeapaineiskuja, ja niiden kovuus, kulutuskestävyys ja mittapysyvyys määräävät niillä valmistettujen tuotteiden laadun. Jotta voit selvittää, toimivatko metalliset 3D-tulostusmuotit niin kuin niiden pitäisi, sinun on tarkasteltava todellisia tuotantotietoja.
Kovuus ja kulutuskestävyys
Laboratoriotestit ovat osoittaneet, että 3D-painetut H13-teräsmuotit (HRC 52) ovat yhtä kovia kuin perinteiset taontamuotit (HRC 50-53). Mikrorakenne on kuitenkin johdonmukaisempi, mikä vähentää halkeamien alkamismahdollisuutta. Kun meistomuotteja käytetään auton istuinten runkojen valmistukseen, 3D-painetut muotit kuluvat 40 % hitaammin kuin perinteiset muotit ja huoltojakso kestää 3 kuukautta.
väsymyksen elämää
Korkean syklin väsymistestit osoittavat, että 3D-painettujen muottien väsymisraja on samanlainen kuin perinteisten menetelmien. On kuitenkin tärkeää pitää silmällä painovirheitä. Esimerkiksi, jos huokoset eivät sulateta kokonaan jauhepetisulatustekniikassa, saattaa aiheuttaa jännityksen muodostumista ja lyhentää materiaalin käyttöikää. Tutkimusryhmä on parantanut 3D-tulostettujen Ti6Al4V-muottien väsymisikää 10 ^ 7 sykliin, mikä täyttää lentotason kriteerit optimoimalla skannaustaktiikoita (kuten shakkilaudan skannaus) ja kerrosten välisen sidoksen lujuuden.
mittojen oikeellisuus
Metallinen 3D-tulostus voi olla ± 0,05 mm:n tarkkuudella, ja jälkikäsittelymenetelmät, kuten kuumaisostaattinen puristus ja CNC-työstö, voivat päästä eroon jäljellä olevasta jännityksestä ja vääristymisestä. 3D-tulostusteknologialla on pystytty valmistamaan elektronisten laitteiden koteloiden leimausmuotteja, jotka ovat tarkkoja kopioita tekstuurista, joiden pinnan karheus on 0,3 mm.<0.8 μm. This meets the strict appearance standards of the consumer electronics sector.
3. Milloin sitä käytetään: siirtyminen "pienerästä koetuotannosta" "suuren -mittakaavan tuotantoon"
Metallisessa 3D-tulostuksessa kustannusrakenne eroaa perinteisistä menetelmistä. Laitteiden ja materiaalien hinnat ovat korkeammat, mutta muottien suunnittelun, koevalmistuksen ja modifioinnin vaiheita ei enää tarvita. Kun valmistuserän koko kasvaa, kokonaiskustannukset laskevat. Tällä hetkellä sitä voidaan käyttää kolmessa päätilanteessa:
Muotti monimutkaisille rakenteille
3D-tulostus voi nopeuttaa huomattavasti muottien kehityssykliä, jossa on herkät rakenteet, syvät aukot tai vesistö, jotka eivät ole suoria. Esimerkiksi yksi yritys käyttää 3D-tulostusta kengänpohjien leimaamiseen tarkoitettujen muottien valmistamiseen. Tämä lyhentää suunnittelun saamiseen kuluvaa aikaa 6 viikosta 10 päivään, ja se mahdollistaa myös räätälöidyt mallit, jotka sopivat pienten erien ja monenlaisten tyylien tarpeisiin.
Muotit, joilla on paljon lisäarvoa
Ilmailun ja terveydenhuollon kaltaisilla aloilla muottien tarkkuus- ja suorituskykyvaatimukset ovat paljon tärkeämpiä kuin niiden hinta. 3D-tulostusta on käytetty menestyksekkäästi muottien valmistukseen korkealaatuisille-tuotteille, kuten lentokoneiden moottoreiden turbiinilevyille ja tekonivelproteeseille. Sen kevyt rakenne (joka vähentää painoa 20–30 %) ja integroitu rakenne (joka vähentää kokoonpanovirheitä) ovat sen tärkeimmät edut.
Muottien kiinnitys ja uusiminen
3D-tulostuksessa käytetty laserpinnoitustekniikka (LC) voi korjata kuluneet muotit nopeasti. Esimerkiksi eräs autoyhtiö käytti LC-tekniikkaa meistomuotin ontelon pinnan kiinnittämiseen. Tämä lyhensi korjausaikaa 7 päivästä 2 päivään, leikkasi kustannuksia 50 % ja palautti muotin alkuperäiseen tarkkuuteen.