Miksi muotin jäähdytysjärjestelmän optimointi sopii metallien 3D-tulostukseen?

一, Standardien jäähdytysjärjestelmien suunnitteluongelma: siirtyminen "suorasta porauksesta" "lämpöepätasapainoon".
Klassisessa muottien jäähdytystavassa käytetään työstökoneiden poikkiporaustekniikkaa ja jäähdytysvesikierto on yleensä suora tai katkoviiva. Tällä suunnittelulla on kolme pääongelmaa:
Suora kanava ei sovi muottipesän monimutkaiseen kaareutuvaan pintaan, mikä tekee jäähdytysetäisyyksistä epätasaisia. Esimerkiksi kun auton puskurin muotissa käytetään tyypillistä kanavaa, lämpötilaero sydämen pinnalla ylittää 45 astetta, paikallinen jäähdytysaika pitenee 30 % ja tuotteen vääntymisnopeus on jopa 8 %.
Lämpöjännityksen keskittyminen: Muotin ydin jäähtyy epätasaisesti, mikä aiheuttaa lämpötilaeroja, jotka edistävät lämpöväsymishalkeamia. Vuoden 2000 peräkkäisen valmistuksen jälkeen eräs paine-valumuotti rikkoi ydinnsä, koska se kuumeni liian kuumaksi yhdestä paikasta. Huoltokustannukset olivat 35 % muotin kokonaishinnasta.
Paljon hukkaan menevää materiaalia: Perinteisessä käsityössä vesistöjen käsittelyyn on varattava alue ja muotit on tehtävä erikseen, ennen kuin ne voidaan koota. Kun tietyssä lentokoneen moottorin siiven muotissa käytetään perinteistä tekniikkaa, materiaalin leikkausnopeus nousee 72 prosenttiin. Jos kokoonpanossa on virheitä, jäähdytysvesipiirin tukoksen mahdollisuus kasvaa 20 %.
2, metalli 3D-tulostustekniikka on ottanut suuren askeleen eteenpäin: "Passiivisesta sopeutumisesta" "Active Designiin"
Metallien 3D-tulostuksen kerros kerrokselta sulatus- ja pinoamisprosessit muuttavat perinteisten jäähdytysjärjestelmien suunnittelua täysin. Sen tärkeimmät edut näkyvät seuraavilla tavoilla:
1. Joustava jäähdytysvesipiiri, jonka avulla voit säätää lämpötilakenttää erittäin tarkasti
Metallinen 3D-tulostus voi tehdä mukautuvan jäähdytysvesipiirin, joka sopii täydellisesti muotin ontelon muotoon. Bastechin teolliseen kokoonpanoon rakentama kartiomainen spiraalimainen konformaalinen kanava on parannettu Cimatron-ohjelmistolla. Vesiväylän pinta-alaa on kasvatettu 24,2 neliötuumista 52,2 neliötuumiin ja jäähdytystehokkuus on noussut 116 %. Todelliset testitulokset paljastavat, että muotin jäähtymisaika on pudonnut 10,5 sekunnista 7,5 sekuntiin, sykliaika on lyhentynyt 14 % ja tuotteen romumäärä on pudonnut 5,2 %:sta 0,8 %:iin.
2. Topologian optimointirakenne: "materiaalin lujuuden" välisen ristiriidan ratkaiseminen
Perinteiset muotit tarvitsevat vahvoja rakenteita varmistaakseen, että ne ovat vahvoja. Metallisella 3D-tulostuksella sen sijaan voidaan tehdä kevyitä sisärakenteita topologiaoptimoinnin avulla. Esimerkiksi sähköauton akkukotelon uudessa muotissa on ristikkorakenne, joka leikkaa painoa 42 % säilyttäen samalla lujuuden. Se myös lisää 60 % enemmän tilaa jäähdytysvesipiiriin ja lyhentää ruiskupuristusjaksoa 25 %.
3. Moni-materiaaliyhdistelmätulostus: mahdollistaa "toiminnallisen gradienttijäähdytyksen".
Kehittyneet metalliset 3D-tulostuskoneet voivat tallentaa erilaisia ​​materiaaleja gradientissa. Esimerkiksi lentokoneen moottorin turbiinin siiven muotissa käytetään komposiittirakennetta "korkean lämmönjohtavuuden omaava kuparilejeeringin pinta + korkean -lujan titaaniseoksesta valmistettu ydin". Tämä tekee muotin pintalämpötilasta 30 % tasaisemman ja kestää 2,3 kertaa pidempään kuin perinteiset prosessit.
3, Kustannus-hyötyanalyysi: "korkeasta yksikköhinnasta" "koko elinkaaren etuun"
Vaikka metalliset 3D-tulostuslaitteet ja -materiaalit ovat kalliita, koko elinkaarikustannushyöty on huomattava tilanteissa, joissa sinun täytyy valmistaa pieni määrä korkean -lisäarvon-tuotteita:
1. Materiaalikustannukset: "70 % jätteestä" "95 % käyttöön"
Muotin tekemiseen kuluu yleensä 60–75 % materiaalista, kun taas metallin 3D-tulostus käyttää yli 95 % materiaalista. Esimerkiksi lääketieteellisen implantin muotin tekemiseen perinteisillä menetelmillä tarvitaan 12 kg titaaniseoksesta valmistettuja aihioita, kun taas 3D-tulostukseen tarvitaan vain 1,8 kg jauhetta, mikä säästää materiaaleja 85 %.
2. Käsittelykustannukset: "moni-prosessiyhteistyöstä" "yhden laitteen integrointiin".
Perinteisen muotin valmistaminen kestää 12 vaihetta, kuten CNC-jyrsintä, sähköpurkauskoneistus ja lankaleikkaus. Koko prosessi voi kestää jopa 4-6 viikkoa. Yksi kone voi tulostaa suoraan 3D-metallia, ja pienellä tarkkuustyöstyksellä se voi saada pinnan karheudeksi Ra0,8 μm. Bastechin todelliset testit paljastavat, että 3D-painettujen muottien ohjelmointi ja valmistus vie 80 % vähemmän aikaa kuin perinteiset menetelmät, ja yhden kappaleen käsittelykustannukset ovat 40 % alhaisemmat.
3. Piilokustannukset: "suunnittelukompromissista" "nopeaan iteraatioon"
Perinteisen muotin avaaminen maksaa paljon, ja jos haluat muuttaa mallia, sinun on tehtävä uusi, joka maksaa 30–50 prosenttia alkuperäisestä hinnasta. Metallisella 3D-tulostuksella on helppo muuttaa tietokonemalleista nopeasti todellisia muotteja. 3D-tulostuksen avulla kulutuselektroniikkayritys on lyhentänyt tuotteen muutosten tekemiseen kuluvaa aikaa kolmesta kuukaudesta kahteen viikkoon. Näin he voivat hyödyntää markkinoiden mahdollisuuksia ja säästää 6 miljoonaa yuania yritys- ja erehdyskuluissa.
4. Teollinen ekologinen jälleenrakennus: siirtyminen "teknologisesta korvaamisesta" "paradigman parantamiseen"
Metalli 3D-tulostus muuttaa muottiteollisuutta yhdistämällä "suunnittelun valmistuspalvelun" integraation:
Yhteistyö ohjelmistoekosysteemissä: Cimatron, Moldex3D ja muut työkalut mahdollistavat "jäähdytyssimulaatiosuunnittelun optimoinnin tulostuspolun sukupolven" prosessin täysin digitalisoinnin. Esimerkiksi B&J Specialty sai selville Moldex3D-mallinnuksen avulla, että vakiomuottien lämpötila-alue on 132 astetta, mutta 3D{5}}painetut konformaaliset kanavat pitävät lämpötila-alueen 18 asteessa.
3D Systems, Platinum Technology ja muut yritykset ovat valmistaneet erikoisjauheita, kuten martensiittista vanhenevaa terästä ja 18Ni300-muottiterästä. Näillä uusilla materiaaleilla on 20 % korkeampi lämmönjohtavuus ja 3 kertaa suurempi väsymiskestävyys kuin perinteisillä materiaaleilla.
Palvelumallin päivitys: "laitteiston" myymisen sijaan laitevalmistajat myyvät nyt "ratkaisutulosteita". Bolite on alkanut tarjota ratkaisua, jossa yhdistyvät "laitteet, materiaalit ja prosessitietokanta". Oman titaaniseosjauheen hinta on pudonnut 50 % vuodesta 2020, ja esineiden internet-alusta on mahdollistanut laitevioista varoittamisen, mikä on nostanut osuuden palvelutuloista 30 %:iin.