Môže kovová 3D tlač priamo vytvárať dutiny foriem?

一, Technická realizovateľnosť: Presun z laboratória do výrobnej linky
1. Kompletné pokrytie materiálového systému
Kovová 3D tlač teraz dokáže pracovať so všetkými materiálmi, ktoré sa zvyčajne používajú na výrobu foriem. Napríklad technológia tavenia laserového prášku (LPBF) môže tlačiť klasické formovacie materiály vrátane nástrojovej ocele H13, formovacej ocele P20 a martenzitickej ocele 1.2709. Jemným-vyladením nastavení procesu sa dôležité ukazovatele, ako je tvrdosť, húževnatosť a odolnosť tlačených dielov proti opotrebeniu, zhodujú alebo prekračujú špecifikácie pre kovacie materiály. Napríklad jedna spoločnosť použila technológiu LPBF na výrobu otvorov do foriem z ocele H13. Tvrdosť sa po tepelnom spracovaní zvýšila na 52 HRC a tepelná únavová životnosť bola o 40 % dlhšia ako pri typickom spracovaní. Dokáže zvládnuť viac ako 500 000 cyklov vstrekovania.
Ukázalo sa, že kovová 3D tlač má osobitné výhody v oblasti špecifických materiálov. Pretože ľudia chceli materiály, ktoré sú vysoko vodivé a odolné voči korózii, spoločnosť vytvorila proces tlače zo zliatiny medi-. Tento proces má koeficient tepelnej vodivosti až 380 W/(m · K), čo je o 25 % viac ako u tradičných foriem z berýliovej medi. Pretože ľudia chceli materiály, ktoré sú ľahké, technológia tlače z hliníkovej zliatiny a titánovej zliatiny môže znížiť hmotnosť formy o 30 % až 50 % pri zachovaní pevnosti konštrukcie.
2. Neobmedzený pokrok v štrukturálnej zložitosti
Tradičná výroba foriem je obmedzená geometrickými limitmi subtraktívneho spracovania. Na vytvorenie zložitých štruktúr sa musia použiť metódy ako delenie, spájanie a zváranie, čo znižuje presnosť foriem a skracuje ich životnosť. Kovová 3D tlač dokáže okamžite vytvoriť akýkoľvek komplikovaný tvar, najmä nový, ako sú konformné chladiace kanály, priedušná oceľ a ihličková výplň.
Tradičné metódy vŕtania môžu napríklad vytvoriť iba rovné alebo jednoduché čiary-v tvare vodných kanálov. Na rozdiel od toho, 3D tlač môže vytvárať nepravidelné vodné kanály, ako sú špirála, vetvy stromu a biomimetické tvary žily listov, čo môže zlepšiť účinnosť chladenia o viac ako 40%. Po použití topologicky optimalizovaného dizajnu kanála pre formu na ozdobnú lištu na rám dverí auta sa čas potrebný na výrobu jedného kusu zvýšil zo 120 sekúnd na 75 sekúnd a miera výťažnosti sa zvýšila z 89 % na 98 %. Spoločnosti, ktoré vyrábajú priedušnú oceľ, dokázali presne zvládnuť 0,04 mm otvor pomocou technológie poréznej vrstvy. Tým sa strojnásobila účinnosť výfuku foriem a vyriešili sa problémy, ako sú zvarové čiary a bubliny, ktoré sa vyskytujú pri zachytení plynu.
3. Neustále zlepšovanie kvality povrchu a presnosti
Raná kovová 3D tlač mala problém splniť požiadavky na vysokú-presnosť výroby foriem, pretože sila spojenia medzi vrstvami nebola dostatočne silná a povrch bol príliš drsný. Ale tento problém bol odstránený vďaka technickému pokroku. V súčasnosti dokážu špičkové-kovové 3D tlačiarenské stroje vyrábať diely s rozmerovou presnosťou ± 0,05 mm a drsnosťou povrchu Ra menšou alebo rovnou 1,6 μm. Pri použití s ​​leštením, pieskovaním a inými krokmi môže urobiť povrch hladký ako zrkadlo.
Napríklad technológia TrueShape spoločnosti Mantle využíva kombináciu „3-osého CNC obrábania + kreslenia a tlače + softvérového dizajnu“ na veľmi presné vytváranie dutín foriem. Tento proces vytlačí dutinu formy z ocele H13 s drsnosťou povrchu Ra iba 0,8 μm, čo znamená, že ju možno ihneď použiť na vstrekovanie do vysokého lesku bez toho, aby bolo potrebné najskôr leštiť. Táto technológia tiež umožňuje tlač z viacerých-materiálov, ktorá môže na povrch formy naniesť povlaky odolné voči opotrebovaniu. To môže spôsobiť, že forma vydrží viac ako trikrát dlhšie ako tradičné metódy.
2, Priemyselná prax: Od testovania nápadov po ich použitie vo veľkom meradle
1. Automobilové formy: dvojitá revolúcia v nákladoch a efektívnosti
Kovová 3D tlač sa posunula za fázu overovania nápadov k rozsiahlemu{1}}používaniu v oblasti automobilových foriem. Jedna spoločnosť, ktorá vyrába autá, využíva technológiu LPBF na výrobu foriem pre hlavy valcov motorov. Cyklus vstrekovania je o 37,2 % kratší a náklady na každú položku sú o 22 % nižšie, keď sa zlepší dizajn konformného kanála chladiacej vody. Ešte pôsobivejšie je, že táto technológia dokáže „jedno{7}}vyformovať formy“ bez toho, aby ste museli čakať, kým sa forma otvorí. To skracuje čas potrebný na vývoj nových produktov zo 6 mesiacov na 2 mesiace a výrazne zrýchľuje reakčný čas na trhu.
Kovová 3D tlač funguje skvele aj pri výrobe ľahkých foriem. Istá nová spoločnosť vyrábajúca energetické vozidlá vyrába formy zásobníkov batérií pomocou technológie tlače z hliníkovej zliatiny. Hmotnosť formy sa zníži o 45% a energia použitá na vstrekovanie sa zníži o 18%, a to všetko pri zachovaní pevnosti formy. Forma prešla 200 000 cyklami vstrekovania, funguje dobre a je spoľahlivá.
2. Lekárske formy: najlepší spôsob, ako vyrobiť veci presne tak, ako chcete
Lekárska profesia potrebuje formy, ktoré sú veľmi špecifické a individualizované, a kovová 3D tlač je najlepší spôsob, ako to dosiahnuť. Spoločnosť, ktorá vyrába formy pre ortopedické implantáty, používa technológiu tlače zo zliatiny kobaltu a chrómu na výrobu foriem, ktoré sú „špecifické pre pacienta“. Okamžite sa vytvorí digitálny model formy získaním údajov o kosti od pacienta prostredníctvom CT vyšetrenia. Forma môže byť po 3D tlači presná s presnosťou 0,02 mm, čo znamená, že presne sedí na telo pacienta. Táto technika sa použila pri viac ako 5 000 zákrokoch a skrátila čas potrebný na zotavenie pacientov po operácii o 30 % a počet komplikácií na menej ako 1 %.
Kovová 3D tlač má tiež výrazné výhody v oblasti foriem na lekárske zariadenia. Istá spoločnosť vyrába formy srdcových stentov pomocou technológie tlače z titánovej zliatiny. Riziko trombózy je výrazne znížené tým, že povrch dutiny formy je čo najhladší, čo znižuje drsnosť povrchu stentu Ra na menej alebo rovnajúce sa 0,2 μm. Táto forma bola certifikovaná FDA a je prvou 3D-vytlačenou formou srdcového stentu na svete.
3. Letecké formy: najlepšie využitie- vysokovýkonných materiálov
Letecký priemysel potrebuje formy, ktoré dokážu zvládnuť vysoké teploty, sú veľmi pevné a veľmi ľahké. Kovová 3D tlač je nový spôsob, ako to dosiahnuť. Istá spoločnosť vyrába formy pre lopatky leteckých motorov pomocou technológie tlače zliatin na báze niklu-. Hmotnosť formy je znížená o 35% optimalizáciou štruktúry mriežkovej výplne a zostáva stabilná pri vysokej teplote 1200 stupňov. Forma prešla testovaním 2000 tepelnými cyklami a jej výkon je oveľa lepší ako u typických odlievacích foriem.
Kovová 3D tlač funguje veľmi dobre aj na výrobu foriem pre satelitné diely. Jedna spoločnosť vyrába formy satelitných držiakov pomocou technológie tlače z hliníkovej zliatiny. Použitím dizajnu optimalizácie topológie je hmotnosť foriem znížená o 60%, pričom sú stále schopné udržať svoju hmotnosť, čo znižuje náklady na vypúšťanie rakiet. Táto forma bola použitá na výrobu viac ako 10 satelitov a funguje dobre a konzistentne.