Kuinka saada aikaan monimutkaisia ​​jäähdytyskanavamuotteja metallisen 3D-tulostuksen avulla?

一, Tyypillisten jäähdytyskanavien rajoitukset: tehokkuuden ja laadun kaksoisrajat
Poikkiporaustekniikkaa käytetään klassisten muotin jäähdytyskanavien valmistukseen, ja suunnittelukriteereitä rajoittaa työstöpolun suora. Esimerkiksi auton puskurin muotin jakopinta on porattava läpi, jotta jäähdytysvesipiirille jää tilaa. Vesipiirin ja muotin ontelon pinnan välistä etäisyyttä on kuitenkin vaikea pitää samana, mikä johtaa suuriin vaihteluihin jäähdytystehossa. Teollisuuden tietojen mukaan tyypilliset muotit jäähtyvät vain 30–50 % ajasta, jonka pitäisi, ja jäähdytykseen voi kulua jopa 70 % muotin valmistamiseen kuluvasta ajasta. Noin 40 % tuotteen romumäärästä johtuu suoraan epätasaisesta jäähdytyksestä.
Monimutkaisten muottien tekemiseen liittyy myös lohkotyöstöä ja liittämistä, mikä paitsi lisää virheiden todennäköisyyttä kokoonpanon aikana, myös lyhentää muotin käyttöikää. Esimerkiksi auton osan muottia jouduttiin korjaamaan paljon, koska jäähdytysvesipiiri tukkeutui jatkuvasti. Tämän ylläpito maksoi yli 2 miljoonaa yuania vuodessa. Nämä ongelmat osoittavat, kuinka perinteinen ammattitaito ei ole aina paras tapa valmistaa huippuluokan muotteja.
2, Iso askel eteenpäin metallin 3D-tulostustekniikassa: Metallin 3D-tulostus mahdollistaa jäähdytyskanavien "vapaan suunnittelun" ja "integroidun muovauksen" käyttämällä sellaisia ​​menetelmiä kuin selektiivinen lasersulatus (SLM) ja elektronisuihkusulatus (EBM). Seuraavat kolme asiaa osoittavat sen tärkeimmät edut:
1. Geometriset vapausasteet: epäsäännöllinen joki, joka sopii muotin onkaloon
Muodonmukainen jäähdytyskanavarakenne ylittää standardiporauksen geometriset rajat ja voi muuttaa veden kulkua muottiontelon pinnan kaarevuuden mukaan. Esimerkiksi Zhongrui Technologyn kodinkoneiden muottien mukaiset jäähdytysosat käyttävät simulaatioohjelmistoa pitämään jäähdytysvesireitin ja muotin ontelon pinnan välisen etäisyyden 2 mm:n sisällä. Tämä vähentää ruiskupuristussykliä 35 % ja tuotteen vääntymisnopeutta 60 %. 3D-tulostuksen avulla yhdysvaltalainen Diamond Tool Company muutti jäähdytysvesikanavan halkaisijan 11,11 mm:stä 8 mm:iin samalla, kun poikkileikkauspinta-ala pysyi- samana. Tämä sai jäähdytysnesteen virtausnopeuden ja lämmönvaihdon tehokkuuden tasaiseksi.
2. Topologian optimointi: asioiden keventäminen ja toimintojen yhdistäminen
Metallisella 3D-tulostuksella voidaan tehdä kevyitä malleja, kuten ristikkorakenteita, jotka kuluttavat vähemmän materiaalia mutta ovat silti vahvoja. Esimerkiksi Platinumin ontto ristikkojäähdytyskanava lentokoneiden moottorien siipien muotteille vähentää painoa 40 % ja parantaa jäähdytystehokkuutta 2,3 kertaa tavallisiin malleihin verrattuna. Lisäksi 3D-tulostus voi tehdä osia, kuten kuumia suuttimia ja eristäviä mesoneja, kerralla, mikä vähentää virheitä kokoonpanon aikana. Jos yritys käyttää 3D-tulostusta leikkaamaan kuumien suutinkappaleiden lukumäärää 12:sta kolmeen, niiden yhdistämiseen kuluva aika lyhenee 80 %, ja asioiden laajeneessa ja supistuessa lämmön vaikutuksesta ilmenevä aukko-ongelma on täysin ratkaistu.
3. Materiaaliinnovaatiot: Kuinka tehokkaita metalliseoksia voidaan käyttää eri tavoilla
Metallisessa 3D-tulostuksessa voidaan käyttää monenlaisia ​​materiaaleja, kuten muottiterästä (kuten 18Ni300 ja H13), korkean lämpötilan seoksia (kuten Inconel 718), alumiiniseoksia (kuten AlSi10Mg) ja paljon muuta, erilaisten työolosuhteiden tarpeiden tyydyttämiseksi. Esimerkiksi Jiangsu Weilarin 18Ni300-jauheen happipitoisuus on alle 0,03 %, painetun osan tiheys on yli 99,5 % ja käyttöikä on yli kaksinkertainen tyypillisiin muotteihin verrattuna. Uusien energiaajoneuvojen alalla yksi yritys käyttää 3D-tulostusta alumiiniseoksesta valmistettujen moottorien kuorien valmistamiseen, joissa on kierrejäähdytyskanavat. Tämä vähentää painoa 50 % ja tehostaa lämmönpoistoa 30 %.
3, Teollinen käyttö: huippuluokan-tuotannosta laajaan käyttöön
Konformaalisia jäähdytysmuotteja metallin 3D-tulostukseen on käytetty kaikkialla maailmassa, ja niillä on ollut suuri vaikutus talouteen ja tuotteiden laatuun.
1. Ruiskumuotit: kaksinkertainen lisäys laatuun ja tehokkuuteen
Shantou Ruixiang Moldin käyttämä auton turvasolkimuotti on painettu Huashun High tech FS271M -laitteilla. Tämä lyhentää jäähdytysaikaa 25 sekunnista 13 sekuntiin, yksittäiskappaleen tuotantosykliä 43,6 sekunnista 31,6 sekuntiin ja lisää tehokkuutta 27,5 %. Myös muottien jäähdytystehokkuus on noussut 15 %:sta 22 %:iin ja tuotteiden sertifiointiaste on nyt 99,2 %. Audi Germany on lyhentänyt alumiiniseoksesta valmistettujen moottorin kannattimien valmistamiseen kuluvaa aikaa 40 % ja käyttämänsä energian määrää 25 % käyttämällä 3D-tulostusta painevalumuottien valmistukseen.
2. Painevalumuotit: uudet suoritustasot erittäin kuumissa tilanteissa
Magnesiumseoksen painevaluteollisuudessa yksi yritys valmistaa muottiytimiä 3D-painetusta muottiteräksestä (CX). Muotin käyttöikä on pidentynyt 80 000 kertaisesta 150 000 kertaan, ja jokaisen kappaleen hinta on laskenut 40 %. 3D-tulostus voi myös tehdä nopeasti muutoksia muotteihin. Viihdeelektroniikkaa valmistava yritys lyhensi uusien tuotteiden valmistamiseen kuluvaa aikaa kuudesta kuukaudesta kahteen kuukauteen tulostamalla koemuotteja.
3. Erikoistilanteet: räätälöityjä ratkaisuja erittäin ankariin olosuhteisiin
Intialainen tiimi Octane Racing käyttää EOS M290-2 FLX -laitteita pyörän moottorin kotelon tulostamiseen. Tässä kotelossa on spiraalimainen jäähdytyskanava ja se painaa vain 1,3 kg, mikä on 50 % vähemmän kuin perinteiset mallit. Se täyttää myös lämmönpoistovaatimukset korkeille 600 asteen lämpötiloille. Lääketeollisuudessa eräs yritys on nostanut jäähdytyksen tasaisuuden 98 %:iin 3D-tulostamalla titaaniseoksesta valmistettuja ortopedisia implanttimuotteja. Tämä estää halkeamia, joita voi syntyä, kun muotteja kuumennetaan perinteisellä tavalla.