Kuinka metallin 3D-tulostus voi ratkaista monimutkaisten muottirakenteiden tuotantoongelman?

1, Joustava jäähdytysvesipiiri, joka ratkaisee ruiskupuristuksen pääongelman
Valmistuksen nopeus ja tuotteiden laatu riippuvat siitä, kuinka hyvin ruiskumuotit jäähtyvät. Perinteisissä muoteissa käytetään suoria reikäisiä jäähdytysvesikanavia. Näitä kanavia on vaikea kiinnittää monimutkaisiin ontelopintoihin, mikä aiheuttaa liikaa paikallista lämpötilavaihtelua ja tuotevirheitä, kuten vääntymis- ja kutistumismerkkejä. Topologian optimointimenetelmiä käyttämällä metallin 3D-tulostus voi luoda mukautuvan jäähdytysvesikanavan, joka sopii täydellisesti tuotteen muotoon. Näin voit hallita lämpötilaa tarkasti, missä lämpöä tuotetaan ja missä se jäähdytetään.
Esimerkiksi auton ovenkahvan muotin jäähtymisaika meni 18 sekunnista 12 sekuntiin 3D-tulostetun mukaisen vesiväylän käytön jälkeen. Tuotantotehokkuus nousi 33 %, ja tuotteen vääntymisen muodonmuutos pieneni 0,8 mm:stä 0,2 mm:iin. Läpäisyprosentti nousi 92 prosentista 98,5 prosenttiin. Vielä tärkeämpää on, että tämä konsepti rikkoo olemassa olevien menetelmien fyysiset rajoitukset - 0,5 mm paksussa muotin ytimen seinämässä, jolloin voidaan luoda spiraalimainen jäähdytyskanava, jonka halkaisija on 2 mm kolmiulotteisen jäähdytysverkon rakentamiseksi. Zhongrui Technologyn iSLM420-laitteistolla painettu kodinkoneen kuorimuotin muotoinen vesiväylä pidentää muotin käyttöikää 40 % ja vähentää lämpöväsymisen aiheuttamien halkeamien määrää 75 %.
2, Innovaatio hilarakenteessa: muottien keventäminen ja eri toimintojen yhdistäminen
Painevalumuottien-alan korkean lämpötilan-metalliseosmateriaalien lämpöväsyminen on tärkein syy, miksi ne eivät kestä niin kauan kuin voisivat. Metallisessa 3D-tulostuksessa käytetään biomimeettisiä hilarakenteita, jotka tekevät asioista kevyempiä, parantavat lämmönjohtavuusreittejä ja pitävät asiat vahvoina. Tietyn lentokoneen moottorin siiven painevalumuotissa käytettiin TPMS (Three Period Minimally Curved Surface) -hilarakennetta. Tämä pienensi muotin ytimen painoa 35 % ja kaksinkertaisti sen kestävyyden lämpöshokkia vastaan. Jatkuva tuotantosykli pidennettiin 5000 muotista 12000 muotiin.
Tämä rakenteellinen etu on erityisen tärkeä eristysosia valmistettaessa. Tavanomaisten kuumakanavajärjestelmien eristysmesonit ovat kiinteitä, mutta 3D-tulostus voi tehdä onttoja kuusikulmaisia ​​hilamesoneja, jotka estävät 60 % tehokkaammin lämmön siirtymästä jakolevystä muottiin. Tämä muotoilu vähentää ruiskupuristussykliä 22 % ja energian määrää 18 % lääketieteellisten tarvikkeiden muoteissa.
3, Mikrohuokoinen pakojärjestelmä: ratkaisee teollisuuden haasteen loukkuun jääneiden kaasujen puutteista
Ruiskupuristettaessa, jos muotin sisällä olevaa kaasua ei voida vapauttaa riittävän nopeasti, se voi aiheuttaa ongelmia, kuten kaasuraitoja ja palamista tuotteen pinnalle. Perinteisissä hengittävissä teräsosissa on kaksi pääongelmaa: ensinnäkin ne voivat päästää ilman virtaamaan vain yhteen suuntaan, ja toiseksi jännitys pyrkii kerääntymään kohtaan, jossa hengittävä alue kohtaa tiheän alueen. Metalli 3D-tulostus rikkoo nämä rajat ja voi tuottaa huokoisia esineitä, joilla on monisuuntainen hengittävyys.
Laser Luminescencen kolmannen-sukupolven hengittävä teräsmenetelmä parantaa laserskannausmenetelmää ja luo muotin pinnalle tiiviin hengittävän kerroksen, jonka huokoskoko on 0,04 mm. Samalla se rakentaa muotin sisään kolmiulotteisen-huokosverkoston. Autojen kojelaudan muotteja käytettäessä tämä konsepti vähentää loukkuun jääneiden kaasujen vikojen määrää 15 %:sta 0,3 %:iin ilman ylimääräisiä pakoportteja, mikä yksinkertaistaa muotin rakennetta. Vielä tärkeämpää on, että 3D-tulostus voi saada hengittävät osat ja muotin rungot toimimaan yhdessä, mikä tarkoittaa, että sauman vuotamista ei ole olemassa kuten perinteisissä upotusmenetelmissä.
4, Monimutkaisten osien integroitu valmistus: Muottien käsittelyn arvoketjun muuttaminen
Perinteisessä muotinvalmistuksessa käytetään "erillinen käsittely + kokoonpano" -tekniikkaa. Tämä tarkoittaa, että tärkeät osat, kuten kuumat suuttimet, kaltevat yläosat ja muotin ydintyynyt, on käytävä läpi useita vaiheita. Metalli 3D-tulostus muotoilee nämä monimutkaiset elementit kerralla käyttämällä "integroidun valmistuksen" ideaa. Esimerkiksi tietyn matkapuhelimen merkin runkomuotin kuumasuutinjärjestelmä tarvitsee 12 osaa kootakseen tavalliseen tapaan. 3D-tulostuksella voit valmistaa kokonaisen kuumasuuttimen integroidulla virtauskanavalla ja lämpöelementin asennusuralla. Asennusaika lyhenee 8 tunnista 0,5 tuntiin, ja lämpölaajenemisen ja -kutistumisen aiheuttama murtumisongelma ratkeaa kokonaan leikkaamalla saumoja.
Tämä muutos on havaittavissa parhaiten tehtäessä kappaleita, joissa on ohuet seinät. Manga-menetelmällä kehitetty VoxelDance Engineering -simulointiohjelma on onnistuneesti ratkaissut 316L ruostumattomasta teräksestä valmistettujen ohutseinäisten osien (seinämäpaksuus 0,3 mm) painatusmuodonmuutosongelman "skannausmuodonmuutoksen kompensointi" -menetelmällä. Tämä menetelmä tekee auton säleikön muottien osista tarkempia ± 0,5 mm:stä ± 0,08 mm:iin. Se myös leikkaa tutkimus- ja kehitysjaksoa 60 % ja lisää materiaalin käyttöä 45 %.
5, teknologinen integraatio: uuden muotituotannon paradigman perustaminen
Metalli 3D-tulostus ei ole erillään, vaan se on kudottu läpi tekniikoita, kuten simulaatioanalyysin ja älykkään havaitsemisen. Zhongrui Technologyn koneissa on monikerroksinen optimoitu tuulikenttäjärjestelmä, joka voi pitää silmällä jauhepedin lämpötilakenttää reaaliajassa. Se voi myös muuttaa automaattisesti laserasetuksia korvatakseen lämpörasituksen ja saavuttaakseen 99,95 %:n tiheyden suurissa muoteissa (kuten auton puskurimuotit, jotka ovat kooltaan 1,2 m × 0,8 m). Virtausanalyysityökalujen avulla suunnittelijat voivat parantaa jäähdytysvesikanavien järjestelyä mallinnusprosessin aikana, joka on "suunnittelusimulaatiotulostuksen" suljetun silmukan iteraatio-.
Kustannusmallien uudelleenrakentamisen kannalta 3D-tulostuksella on ollut ainutlaatuisia etuja. Esimerkiksi 1 000 kappaleen muottien valmistaminen maksaa perinteisillä menetelmillä 280 000 yuania (muottien kehittämiseen 180 000 yuania), mutta 3D-tulostusratkaisu maksaa 20 % enemmän kappaleelta, mutta sillä ei ole muotinkehityskustannuksia, jolloin kokonaiskustannukset laskevat 220 000 yuania. Kun tuotteen iterointinopeus ylittää normaalin muotin takaisinmaksuajan (yleensä 12-18 kuukautta), 3D-tulostuksen taloudellisuus tulee selvemmäksi.