Mikä on muottien valmistuksessa yleisesti käytetyn 316L ruostumattoman teräksen tulostusteho?

1. Materiaalin ominaisuudet: 316L ruostumaton teräs (UNS S31603/EN 1.4404) on vähän-hiilistä austeniittista ruostumatonta terästä, jolla on korroosionkestävyys ja sitkeys korkeissa lämpötiloissa. Sen tärkeimmät komponentit sisältävät 16-18 % kromia, 10-14 % nikkeliä ja 2-3 % molybdeeniä. Molybdeenin lisääminen tekee materiaalista paljon kestävämmän piste- ja rakokorroosiota vastaan, erityisesti paikoissa, joissa on kloridi-ioneja. Näissä paikoissa sen korroosionkestävyys on yli kolminkertainen tavalliseen 304 ruostumattomaan teräkseen verrattuna. 316L ruostumaton teräs kestää merivesieroosiota pitkään, mikä tarkoittaa, että siitä valmistetut meritekniikan muotit kestävät 2–3 kertaa pidempään kuin muista materiaaleista valmistetut muotit.
Lisäksi 316L ruostumattoman teräksen austeniittisen rakenteen ansiosta se on erittäin kestävä korkeissa lämpötiloissa. Sen vetolujuus voi silti pysyä yli 400 MPa:ssa 600 asteessa, mikä on paljon korkeampi kuin tavallisen muottiteräksen 200 MPa:n kynnys. Tämä ominaisuus tekee siitä täydellisen muotteihin, joita käytetään painevalussa-ja lämpömuovauksessa korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi uusien energiaautojen akkukotelon painevalumuotti- kestää alumiininesteen iskun 400 asteessa. Yksi muotti kestää yli 80 000 käyttökertaa, mikä on 40 % pidempi kuin tyypilliset H13-teräsimuotit.
2. Painatusprosessi: useiden teknisten polkujen käyttö muottien valmistuksen tarpeiden täyttämiseksi
316L ruostumattoman teräksen 3D-tulostukseen on kolme päätapaa: selektiivinen lasersulatus (SLM), suora metallilasersintraus (DMLS) ja sideainesuihkutus. Jokaisella on omat tekniset ominaisuudet ja käyttötarkoituksensa:
SLM-menetelmä sulattaa 15–53 μm:n pallomaisen jauheen kerrokset korkean-energiatiheyden laserilla. Tämä tekee osista, joiden tiheys on 99,5 % tai enemmän. Sen tärkein etu on, että sillä voidaan tulostaa monimutkaisia, muotoiltuja jäähdytyskanavia, mikä lisää huomattavasti muottien jäähdytystehoa. Esimerkiksi suurissa autojen paneelimuoteissa SLM{7}}painetut konformaaliset vesikanavat tekevät muotin lämpötilasta tasaisemman ± 15 asteesta ± 3 asteeseen, mikä lyhentää syklin aikaa 35 %.
DMLS-tekniikka: käyttää matalamman energiatiheyden laseria 20-63 μm paksun jauheen osittaiseen sulattamiseen. Tämä sopii isojen rakenneosien tulostamiseen. Se, että se pystyy valmistamaan kevyitä muotteja, joissa on hunajakennorakenne, tekee siitä niin erityisen. Tämä tekee muotista kevyempiä menettämättä lujuutta. Esimerkiksi lentokoneiden moottorien terämuoteissa DMLS:n tuottama pistematriisirakenne leikkaa muotin painoa 40 % ja jäykkyyttä vain 10 %.
Liiman ruiskutustekniikka: Käytä mustesuihkupäätä ruiskuttamalla liimaa päällekkäin 45–150 μm:n jauheen kiinnittämiseksi. Sitten rasvanpoisto ja sintraus tekee siitä vahvemman. Tällä tekniikalla voidaan tulostaa jopa 500 cm³/h nopeudella, mikä on riittävän nopea suuren mittakaavan muottiaihioiden tekemiseen. Esimerkiksi, kun valmistetaan muotteja kulutuselektroniikkakoteloihin, liima-ruiskutustekniikka lyhentää aihion tekemiseen kuluvaa aikaa 7 päivästä 2 päivään ja alentaa kunkin tuotteen kustannuksia 60 %.
3. Kuinka hyvin se toimii: Hyvä sekoitus tarkkuutta, lujuutta ja korroosionkestävyyttä
Mittojen tarkkuus: 316L ruostumattomasta teräksestä valmistetun 3D-tulostuksen mittatarkkuus voi olla niinkin alhainen kuin ± 0,05 mm (100-100 mm koolle) ja pinnan karheus Ra on < 3,2 μm. Monimutkaisista onteloista on mahdollista valmistaa tarkkoja muotteja parantamalla tukirakenteen suunnittelua ja painoasetuksia. Esimerkiksi lääketieteellisten implanttimuottien valmistukseen käytetyt SLM-painetut titaaniseoksesta valmistetut hammaskruunumuotit ovat tarkkuudella ± 0,02 mm, mikä on mitä tarvitaan kliinisissä implanteissa.
Fysikaaliset ominaisuudet: Kuumentamisen jälkeen 316 litran ruostumattomasta teräksestä painetut osat kestävät 650 MPa:n vetolujuutta, 480 MPa:n myötörajaa ja 30 % venymisnopeutta. 3D-tulostuksen luoma pieni tasaakselinen raerakenne tekee siitä 15 % vahvemman väsymistä vastaan ​​kuin muut taontamateriaalit. Kryogeenisen käsittelyn jälkeen puolijohteiden pakkaamiseen käytettyjen DMLS-painettujen muottien väsymisikä nousi 50 000 jaksosta 120 000 jaksoon.
316L ruostumattomasta teräksestä painetut osat kestävät korroosiota paremmin kuin tyypilliset valumateriaalit. 3,5-prosenttisessa NaCl-liuoksessa 316 litran ruostumattomien teräsosien pistesyvyys saavuttaa +320mV (SCE), mikä on 80 mV suurempi kuin perinteisissä valumateriaaleissa. Tasainen ja tiheä oksidikalvo, joka muodostuu painoprosessin aikana, antaa sille etulyöntiaseman korroosionkestävyydessä. 316L ruostumaton teräs kestää voimakkaita syövyttäviä kaasuja, joita vapautuu, kun fluoroplastit hajoavat pitkään. Muotin käyttöikä on kahdeksan kertaa pidempi kuin DC53-muottiteräksellä.
4. Käyttö liiketoiminnassa: Prototyyppien tekemisestä niiden valmistamiseen
Ilmailu-ala: Tietyntyyppisten moottoriturbiinilevyjen taontamuottien valmistukseen käytettiin SLM-tekniikkaa 316 litran ruostumattomasta teräksestä valmistettujen muottien painamiseen, jotka olivat 1,2 tonnia kevyempiä ja 680 kg painavampia, tehden niistä 25 % jäykemmät. Muotin ontelon koon muutos on alle 0,02 mm 5000 lämpötestausjakson jälkeen, mikä täyttää ilmailuluokan tarkkuusstandardit.
Uusien energiaajoneuvojen teollisuus: DMLS-teknologia tulostaa muotteja, joissa yhdistyvät mukautuvat jäähdytysvesiputket ja ristikkotukirakenteet. Tämä tasoittaa muotin lämpötilaa 40 % ja alentaa tuloksen vääntymisen määrää 0,5 %:sta 0,15 %:iin. Muottia käytetään laajasti, vuosituotanto on 100 000 sarjaa.
Lääketieteellisten laitteiden alalla: Liiman ruiskutustekniikan ja CNC-tarkan koneistuksen yhdistelmä mahdollistaa nopeat vaihdot titaaniseoksesta valmistettuihin asetabulaarisiin muotteihin, joita käytetään ortopedisten implanttimuottien valmistuksessa. Suunnittelusta valmiiseen tuotteeseen kuluva aika on lyhentynyt 45 päivästä 7 päivään, mikä on alentanut kunkin yksikön kustannuksia 70 %.