Kuinka metallista 3D-tulostusta voidaan käyttää muotin korjaamiseen?

1. Teknologinen läpimurto: siirtyminen "osittaisesta korjauksesta" "täysi elinkaaren hallintaan"
Metallin 3D-tulostus muotinkorjaukseen on ylittänyt perinteisten vähennysmenetelmien rajat. Se tarjoaa nyt täydellisen ratkaisun, joka sisältää "vaurioiden havaitsemisen, älykkään suunnittelun, tarkan korjauksen ja suorituskyvyn päivityksen".
Vaurioiden etsiminen ja mallintaminen taaksepäin
Teollisen CT-skannauksen tai laser-3D-mittaustekniikoiden avulla saat välittömästi 3D-tietoa muotin vaurioituneesta alueesta. Tekoälyalgoritmeilla voidaan sitten tarkastella tärkeitä ominaisuuksia, kuten halkeaman suuntaa ja kulumissyvyyttä. Eräässä lentokoneen moottorin siiven korjausprojektissa esimerkiksi ultraäänitunnistimella etsittiin vikoja terän sisältä ja käänteissuunnitteluohjelmistolla rakennettiin vauriomalli, joka osoitti 3D-tulostuksen tarkat korjausrajat.
Materiaalien mukauttaminen ja suorituskyvyn parantaminen
3D-tulostuksella voidaan valmistaa korjauskerrosmateriaaleja, joilla on gradienttimuotoilu erilaisille muottisubstraateille, kuten H13-teräkselle, martensiittiselle vanhenevalle teräkselle ja kupariseoksille. Esimerkiksi kiinnitettäessä poikkeutuskartioita painevalumuotteihin, nikkeli-pohjaista seosjauhetta käytetään työkerroksen painamiseen. Tämän kerroksen iskusitkeys on 22J ja kovuus 48-50HRC lämpökäsittelyn jälkeen. Korjauskerros muodostaa myös metallurgisen linkin substraattiin muuttamalla laserin tehoa ja skannausnopeutta. Tämä saa kovuusgradientin muuttumaan luonnollisesti, mikä estää myöhemmän jännityksen keskittymisen aiheuttaman halkeilun.
Korjataan yhtenäisiä rakenteita kokonaisuutena
Mukautetun jäähdytysvesipiirin 3D-tulostus voi korjata monimutkaisen virtauskanavan tukkeutumisen ongelman, jota on vaikea korjata säännöllisillä korjausmenetelmillä. Laserselektiivisen sulatustekniikan (SLM) avulla tulostettiin spiraalimaisia ​​jäähdytyskanavia auton puskurin muottiin, joka piti korjata. Tämä tasoitti muotin lämpötilaa 40 %, lyhensi jäähdytysaikaa 30 % ja kaksinkertaisti korjatun muotin käyttöiän alkuperäiseen muotiin verrattuna.
2. Prosessin innovointi: vaihda "Yksittäiskorjauksesta" "Toimintopäivitykseen"
Metallinen 3D-tulostustekniikka ei vain voi palauttaa muotit alkuperäiseen muotoonsa, vaan se voi myös saada ne toimimaan paremmin muuttamalla niiden rakennetta. Tämä muuttaa muotit "kulutustarvikkeista" "älykkäiksi hyödykkeiksi".
Kevyt suunnittelu ja topologian optimointi
Simulaatioohjelmistolla optimoidaan muotin vahvistuslevyjen topologiaa poistamalla tarpeettomat materiaalit rakenteen lujuuden säilyttäen. Tietyn kodinkoneen kuorimuotin korjaamiseen käytettiin kuusikulmaista ristikkorakennetta kiinteiden ripalevyjen sijaan. Tämä vähentää painoa 60 % säilyttäen samalla jäykkyyden, vähentää lämmönsiirtoa jakolevystä muottiin ja vähentää kuumakanavajärjestelmän energiankulutusta 15 %.
Useiden huokoisten hengittävien kerrosten integrointi
Lisää huokoinen, hengittävä kerros muotin ytimen pohjalle ja käytä tuuletustankoa kaasuavusteiseen muovaukseen. Tämä poistaa ruiskuvalettujen esineiden pinnan kutistumisviivat. Hengittävä rakenne, jonka huokoisuus on 30 %, lisättiin matkapuhelimen kuoren muotin ytimeen 3D-tulostuksella. Tämä teki tuotteen pinnasta tasaisemman 2 tasoa ja lisäsi tuotantotehokkuutta 25 %.
Metamateriaalien pinnan muuttaminen
Käyttämällä 3D-tulostuksen kerros-kerrosten pinoamiskykyä- mikro-nanorakenteisten pinnoitteiden tekemiseen muottien pinnoille. Esimerkiksi muovisten muottireikien pinnalla lootuksenlehdiltä näyttävät painatusrakenteet helpottavat muotin poistamista 40 %, ja laserpinnoitusteknologian käyttö volframikarbidipinnoitteiden levittämisessä tekee pinnasta kolme kertaa kulutuksenkestävämmän kuin tyypilliset kromausmenetelmät.
3. Toimialan käytäntö: Tapauksen validoinnista "Skaalaussovellukseen"
Maailmanlaajuinen valmistusteollisuus ottaa nopeasti käyttöön metallin 3D-tulostusteknologian muottien korjaus- ja muotoiluratkaisuissa, jotka toimivat monilla aloilla, kuten ilmailu-, auto-, elektroniikka- ja muilla aloilla.
ilmailun alalla
Boeing käyttää elektronisuihkuselektiivistä sulatusta (EBDM) kiinnittääkseen turbiinien siivet lentokoneisiin. Kun titaaniseosjauhe sulatetaan elektronisuihkulla tyhjiössä, se voidaan korjata 0,01 mm:n tarkkuudella. Korjausaika lyhenee 6 viikosta 72 tuntiin ja korjauskerroksen ja alustan välinen sidoslujuus on 98 % perusmateriaalin lujuudesta.
Volkswagen käyttää laser near net shape (LENS) -tekniikkaa painevalumuottien kiinnittämiseen{0}}autoteollisuudessa. Synkronisella jauhesyötöllä ja laserverhoilulla muotin pintaan tehdään 2 mm paksu martensiittisen vanheneva teräspinnoite. Tämä pinnoite on 52 HRC vahva ja kestää 100 000 ruiskutusjaksoa halkeilematta. Korjauskustannukset ovat 40 % alhaisemmat kuin tyypillisessä kaariruiskutekniikassa.
Elektroniikkatuotannon maailmassa TSMC on käyttänyt Nano Particle Spray Metal Forming (NPJ) -tekniikkaa puolijohdepakkausmuottien kiinnittämiseen. Mikromittakaavan kanavan korjaus on mahdollista ruiskuttamalla nesteeseen kuparinanohiukkasia ja sintraamalla matalassa lämpötilassa. Kunnostettu muotti voi nostaa lastupakkauksen tuottoa 92 %:sta 99,5 %:iin ja vähentää koneen seisokkeja jäähdytysnestevuodoista.