Milline on vormide valmistamisel tavaliselt kasutatava 316L roostevaba terase printimisjõudlus?

1. Materjali omadused: 316-liitrine roostevaba teras (UNS S31603/EN 1.4404) on madala -süsinikusisaldusega austeniitse roostevaba teras, millel on kõrgetel temperatuuridel korrosioonikindlus ja sitkus. Selle põhikomponendid hõlmavad 16–18% kroomi, 10–14% niklit ja 2–3% molübdeeni. Molübdeeni lisamine muudab materjali palju vastupidavamaks punktide ja pragude korrosioonile, eriti kloriidioonidega kohtades. Nendes kohtades on selle korrosioonikindlus enam kui kolm korda suurem kui tavalisel 304 roostevabal terasel. 316L roostevaba teras talub merevee erosiooni pikka aega, mis tähendab, et sellest valmistatud laevaehitusvormid peavad vastu 2–3 korda kauem kui muudest materjalidest valmistatud vormid.
Samuti muudab 316L roostevaba terase austeniitse struktuur selle kõrgetel temperatuuridel väga vastupidavaks. Selle tõmbetugevus võib 600 kraadi juures siiski jääda üle 400 MPa, mis on palju kõrgem kui tavalise vormiterase 200 MPa lävi. See funktsioon muudab selle ideaalseks vormide jaoks, mida kasutatakse survevalamisel- ja termovormimisel kõrgel temperatuuril. Näiteks uute energiaautode akupaki korpuse survevaluvorm talub 400-kraadise alumiiniumvedeliku lööki. Üks vorm võib kesta üle 80 000 kasutuskorra, mis on 40% pikem kui tüüpilistel H13 terasvormidel.
2. Trükiprotsess: mitmete tehnoloogiliste võimaluste kasutamine vormide valmistamise vajaduste täitmiseks
316L roostevabast terasest 3D-printimiseks on kolm peamist viisi: selektiivne lasersulatus (SLM), otsene metalli laserpaagutamine (DMLS) ja sideainejoa. Igal neist on oma tehnilised omadused ja kasutusalad:
SLM-meetod kasutab suure{0}energiatihedusega laserit 15–53 μm sfäärilise pulbri kihtide sulatamiseks. See teeb osad tihedusega 99,5% või rohkem. Selle peamine eelis on see, et see suudab printida keerulisi konformseid jahutuskanaleid, mis suurendavad oluliselt hallitusseente jahutustõhusust. Näiteks suurtes autode paneelvormides muudavad SLM{7}}prinditud konformsed veekanalid vormi temperatuuri ühtlasemaks, ulatudes ± 15 kraadilt ± 3 kraadini, mis vähendab tsükli aega 35%.
DMLS-tehnoloogia: kasutab 20–63 μm paksuse pulbri osaliseks sulatamiseks madalama energiatihedusega laserit. See on hea suurte konstruktsiooniosade printimiseks. Asjaolu, et sellest saab valmistada kergeid vorme, mille sees on kärgstruktuuriga võre struktuur, muudab selle nii eriliseks. See muudab vormid tugevust kaotamata kergemaks. Näiteks lennukimootori labade vormides vähendab DMLS-i toodetud maatriksstruktuur vormi kaalu 40% ja jäikust vaid 10%.
Liimi pihustamise tehnoloogia: Kasutage tindipritsipead, et pihustada liim üksteise peale, et siduda 45–150 μm pulber. Seejärel muudab selle rasvaärastamine ja paagutamine tugevamaks. Selle tehnikaga saab printida kiirusega kuni 500cm³/h, mis on piisavalt kiire vormitoorikute tegemiseks suures mahus. Näiteks tarbeelektroonika korpuste jaoks vormide valmistamisel vähendab liimipihustustehnoloogia tooriku valmistamiseks kuluvat aega 7 päevalt 2 päevale ja iga eseme maksumust 60%.
3. Kui hästi see töötab? Hea segu täpsusest, tugevusest ja korrosioonikindlusest
Mõõtmete täpsus: 316L roostevabast terasest 3D-printimise mõõtmete täpsus võib olla kuni ± 0,05 mm (suuruste puhul 100–100 mm) ja pinna karedus Ra on < 3,2 μm. Tugistruktuuri disaini ja trükiseadeid täiustades on võimalik valmistada täpseid keeruliste õõnsuste vorme. Näiteks meditsiiniliste implantaatide vormide valmistamiseks kasutatavate SLM-prinditud titaanisulamist hambakroonivormide täpsus on ± 0,02 mm, mis on kliiniliste implantaatide jaoks vajalik.
Füüsikalised omadused: Pärast kuumutamist taluvad 316L roostevabast terasest trükitud osad tõmbetugevust 650 MPa, voolavuspiiri 480 MPa ja pikenemist 30%. 3D-printimise abil loodud pisike samateljeline teraline struktuur muudab selle 15% tugevamaks väsimuse vastu kui teised sepistamismaterjalid. Pärast krüogeenset töötlemist tõusis pooljuhtide pakkimiseks kasutatavate DMLS-prinditud vormide väsimus 50 000 tsüklilt 120 000 tsüklini.
316L roostevabast terasest trükitud osad taluvad korrosiooni paremini kui tavalised valumaterjalid. 3,5% NaCl lahuses ulatub 316-liitriste roostevabast terasest osade punktide tekitamise potentsiaal +320mV (SCE), mis on 80 mV võrra suurem kui traditsioonilistel valumaterjalidel. Trükiprotsessi käigus tekkiv ühtlane ja tihe oksiidkile annab sellele eelise korrosioonikindluse osas. 316L roostevaba teras talub tugevaid söövitavaid gaase, mis eralduvad fluoroplasti pikaajalisel lagunemisel. Vormi eluiga on kaheksa korda pikem kui DC53 vormiterasel.
4. Kasutamine ettevõtluses: prototüüpide valmistamisest kuni nende suure hulga valmistamiseni
Lennundusvaldkond: teatud tüüpi mootoriturbiini ketasvormide valmistamiseks kasutati SLM-tehnoloogiat 316L roostevabast terasest vormide trükkimiseks, mis olid 1,2 tonni kergemad ja 680 kg raskemad, muutes need 25% jäigemaks. Vormiõõnsuse suuruse muutus on pärast 5000 termilist testimist vähem kui 0,02 mm, mis vastab lennundusklassi täpsusstandarditele.
Uute energiasõidukite tööstus: DMLS-tehnoloogia prindib vorme, mis ühendavad konformsed jahutusveetorud ja võre tugistruktuurid. See muudab vormi temperatuuri ühtlasemaks 40% võrra ja vähendab tulemuse kõverdumist 0,5%-lt 0,15%-le. Vormi kasutatakse laialdaselt, aastane toodang on 100 000 komplekti.
Meditsiiniseadmete valdkonnas: liimipihustustehnoloogia ja CNC täppistöötluse kombinatsioon võimaldab kiiresti vahetada ortopeediliste implantaatide vormide valmistamiseks kasutatavaid titaanisulamist acetabulaarseid tassivorme. Projekteerimisest valmistooteni jõudmiseks kuluv aeg on vähenenud 45 päevalt 7 päevale, mis on vähendanud iga ühiku maksumust 70%.