Mikä on metalli 3D -tulostuksen perusperiaate homeen valmistuksessa?

1. Tekninen periaate: Digitaalisten mallien muuttaminen metalliobjekteiksi
Metallin 3D -tulostuksen pääidea on "digitaalisesti ajettu kerrostettu sulaminen ja pinoaminen". Prosessin pääprosesseihin kuuluvat mallinkäsittely, jauheen leviäminen, energian sulaminen ja välikerrosten välinen sitoutuminen. Esimerkiksi suosittu laser -selektiivinen sulamistekniikka (SLM):
3D -mallien leikkaaminen ja polkujen suunnittelu
Kun CAD -ohjelmisto on käytetty homeen 3D -mallin valmistukseen, se on siirrettävä viipalointiohjelmistoon kerrostamisen prosessointia varten, jotta 2D -risti - -leikkaustiedot ovat 20-50 mikronin paksuisia. Reitin suunnittelualgoritmi käyttää ristiä - -leikkausprofiilia laserin skannauspolkujen valmistukseen ja säätää sulapoolin päällekkäisyydenopeutta stressin kertymisen välttämiseksi kerrosten välillä. Esimerkiksi, kun hän tekee injektiomuotteja konformaalisilla jäähdytyskanavilla, algoritmi hallitsisi huolellisesti järjestystä, jossa spiraalikanava skannataan varmistaakseen, että jäähdytysneste virtaa sujuvasti.
Jauhesängyn sulaminen ja kerrosten muodostuminen
Laite asettaa pinnoite metallijauhetta (sellainen titaaniseos, alumiini -seos tai muottiteräs) muovauskammion sisään. Laserpalkki sulaa sitten jauheen asetettua reittiä sulan metallin uima -altaan valmistamiseksi. Kun sulasuima -allas jäähtyy ja jähmettyy nopeasti, muodostumisalusta laskee yhden kerroksen paksuudella. Jauhejauheen jakautumisen, sen sulamisen ja kiinteän vakiintumisen sykliä jatketaan, kunnes metallimuotti, jonka tiheys on 99,9%. Tämä menetelmä ei tarvitse muotteja tai kalusteita, ja se voi tehdä monimutkaisia ​​sisäisiä ontelorakenteita suoraan, kuten die - valumuotteja, joissa on hunajakenno, vahvistavat kylkiluut.
Yhteistyöohjaus multi - fysiikan valtakunnassa
Tulostusprosessin aikana ominaisuuksia, mukaan lukien sulapoolin lämpötila, ilmassa hapen määrää ja jauheen virtausta on tarkkailtava reaaliajassa. Esimerkiksi Yunyao Shenwein suljettu - -silmukan ohjausjärjestelmä käyttää infrapuna -lämpökuvaajaa sulan poolin muodon kaappaamiseen, muuttaa dynaamisesti laservoimaa (200–1000 W) ja skannausnopeutta (500–2000 mm/s) ja estää lämpöstressin aiheuttaman vääntymisen muodonmuutoksen. Jotkut yritykset käyttävät vihreää lasertekniikkaa energian kytkentätehokkuuden parantamiseksi ja osittaiset fuusiovirheet materiaaleihin, jotka heijastavat paljon valoa, kuten kuparia.
2. Teknologinen reuna: Kolmen suurimman ongelman ratkaiseminen perinteisen muotin valmistuksessa
Muutamalla tapaa, jolla asiat tehdään, metalli 3D -tulostus lisää kolme uutta arvoa muottiteollisuuteen:
Suuri parannus suunnitteluvapaudessa
Porauksen, jauhamisen ja muiden menettelyjen "lineaarinen käsittely" luonne vaikeuttaa homeiden valmistusta perinteisellä tavalla. Jäähdytyskanavat tehdään usein suorina linjoina tai yksinkertaisina polylinesina. Tämä tarkoittaa, että injektiovaltuutetut osat eivät jäähdytä tasaisesti (lämpötila -ero voi olla yli 30 astetta) . 3 D -tulostus voi tehdä konformaalisista jäähdytyskanavista, jotka voidaan suunnitella kuten spiraali-, dendriittinen tai biomimeettiset lehden suonet muotikammion geometrian sovittamiseksi. Audi on käyttänyt tätä tekniikkaa suoli - -valumuottien jäähdyttämiseen 40% nopeammin, lyhentää injektiomuovausjaksoa 35% ja alentamalla romunopeutta 8%: sta 1,2%: iin.
Kaksi kertaa nopeampaa ja kaksi kertaa halpaa tehdä
Esimerkiksi autopuskurin injektiomuotti: Perinteinen CNC -koneistus kestää 6 viikkoa elektrodin, sähköpurkauksen koneistuksen ja muiden vaiheiden tekemisen. 3D -tulostukseen kestää vain 72 tuntia, ja materiaalin käyttöaste on noussut 25 prosentista 95 prosenttiin. Pienten erän räätälöityjen muottien kohdalla tällaiset lääketieteelliset laitteet 3D -tulostus maksaa 60% vähemmän kappaletta kuin perinteiset menetelmät. Tämä tekee siitä ihanteellisen prototyypin validointi- ja kokeiden tuotantovaiheisiin.
Materiaalien ja rakenteiden suorituskyvyn optimointi
3D -tulostuksen nopea jähmettyminen (jäähdytysnopeus jopa 10 ^ 6 asteeseen /s) voi luoda hienon viljarakenteen, joka tekee muotista paljon vaikeamman ja kulumisen kestävyyden. Esimerkiksi SLM -tekniikalla valmistetulla H13 -muottiteräksellä on lämpöväsymys, joka on 2,3 kertaa pidempi kuin taottujen osien. Tämä tekee siitä hyvää die - valutilanteita, joissa on raskaita kuormia. Myös gradienttimateriaalin tulostustekniikka voi laittaa korkean - kovuuspinnoitteet (sellainen WC CO) muotin pinnalle pitäen ytimen kovan, mikä tarkoittaa "yhtä materiaalia monikäyttöön".
3. Yleiset käyttötapaukset sisältävät konformaalisen jäähdytyksen ja toiminnallisen integraation.
Metalli 3D -tulostuksella on ollut suuri vaikutus moniin muotinvalmistusalueisiin, luomalla ainutlaatuisia ratkaisuja:
Injektiomuotti: Konformaalisen jäähdytysvesikanavan suuri käyttö
Suurissa kodin laitteiden kuorimuodoissa 3D - tulostetut vesiväylät voivat leikata jäähdytysajan 45 sekunnista 28 sekuntiin ja päästä eroon hitsausvirheistä. Yritys tuotti biomimeettisen kanavan ilmastointilaitteille, joiden pinta on 0,02 mm, mikä on sama taso kuin peili.
Die Casting Mold: Suunnittelu, jossa on monimutkainen kammio ja kevyt
Jotta voit tehdä monimutkaisia ​​sisäisiä onteloita perinteisen die - -valumuottien avulla, sinun on kootettava useita osioita. 3D -tulostuksen avulla voit tehdä muotteja reikillä, jotka ylittävät toistensa ja ohuet - seinämäiset kylkiluut kerralla. Esimerkiksi uusi energiaajoneuvon akkukotelo - Casting -muotti käyttää topologian optimointisuunnittelua painon leikkaamiseen 42%. Muotin käyttöikä on myös pidennetty 50 000 kertaa 120 000 kertaa 3D -painettujen kanavien kanssa.
Kumirengasmuotti: Kuviolohkojen tekeminen suurella tarkkuudella
Aikaisemmin oli vaikea valmistaa rengaskuvioita mikrometrillä - tason tarkkuutta, kuten sadesengaskytkentäkanava, joka oli vain 1,5 mm leveä. Korkealla - tarkkuuslaserohjauksella 3D -tulostus voi tehdä kuviolohkomuotteja suoraan, mikä välttää kuvion muodonmuutoksen, jota voi tapahtua sähköpurkauksen koneistuksella. Tietyn yrityksen valmistama F1 -kilpa -rengasmuotin toistuva kuvion sijoittamisen tarkkuus on ± 0,01 mm, mitä kansainvälinen autoliitto vaatii.
4. Teollisuuden suuntaukset: Teknologian läpimurto ympäristön muutoksiin
Metalli 3D -tulostus muuttuu muottiteollisuudessa "yhden pisteen korvaamisesta" "Järjestelmäinnovaatioon":
Suuri askel eteenpäin multi - materiaalitulostustekniikassa
Tällä hetkellä komposiittimateriaalien, kuten kuparialumiinin ja teräskeraamisten, tulostaminen on edelleen ongelma liiketoiminnassa. Uudet tekniikat, kuten Green Laser ja Multi Beam -yhteistyö Esimerkiksi yritys keksi kupariteräksen bimetallitulostustekniikka, joka käyttää rajapinnan metallurgista sitoutumista löytääkseen kompromissin lämmönjohtavuuden ja lujuuden välillä. Tämä lähestymistapa on hyvä neste - jäähdytettyjen jäähdyttimien muotteille.
Lisäaineen komposiittivalmistus
Hybridivalmistusmenetelmä, jossa yhdistyvät CNC: n tarkkuuskoneiden koneistus, on jo yleinen. Esimerkiksi konformaalinen vesiväylä tehdään ensin 3D -tulostuksella, ja sitten onkalo parannetaan viidellä - akselin koneistuskeskuksella. Tämä hyödyntää 3D -tulostuksen suunnitteluetuja ja varmistaa, että muotin pinnan laatu on hyvä (RA vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,8 μm).
Älykäs ja yhtenäisen järjestelmän rakentaminen
Yhdysvaltojen yritykset pyrkivät luomaan standardeja metalli 3D -tulostusmuotteille. Nämä standardit sisältävät jauheen ominaisuudet (pallomaisuus, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 90%, happipitoisuus <0,05%), kyky löytää vikoja (CT -skannaushuokoisuus, joka on vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,5%) ja kriteerit - käsittelylle (lämpökäsittelyn kovuuspoikkeama ± 1Hrc). AI -algoritmeja on käytetty myös tulostusreittien parantamiseen samanaikaisesti. Koneen älykkyyden kautta yksi alusta on tehnyt tukirakenteista 30% kevyemmät ja tulostamaan 25% tehokkaamman.