Mis on metallist 3D-printimise vormide kasutusiga?

1. Materjaliuuendus: kõrgtugevate sulamite uued kasutusalad
Materjali omadused määravad, kui kaua hallitus kestab. Kuumtöötlus ja sisemised vead piiravad tüüpiliste vormiteraste nagu H13 ja S136 väsimist. Teisest küljest on metallist 3D-printimise erimaterjalid oma koostist ja protseduure muutnud jõudlust oluliselt parandanud.
Tööstuses kasutatakse ülitugevat terast CX (Corrax) ja 1.2709 (18Ni300): nende kahe materjali tõmbetugevus on 1700 MPa ja 2000 MPa, samas kui voolavuspiir on üle 1600 MPa. Mis puutub survevaluvormidesse, siis CX kestab täpselt sama kaua kui S136 teras; survevaluvormide puhul peab 1.2709 vastu sama kaua kui H13 teras. Näiteks elektrisõidukeid tootev ettevõte kasutab 1,2709 materjali, et valmistada akupaki kestade survevaluvormide{14}}vorme. Topoloogia optimeerimise disainiga väheneb vormi kaal 40% ja selle eluiga on peaaegu 80 000 korda pikem, mis on 40% pikem kui tavameetodite puhul.
Suur samm edasi kõrgel{0}}temperatuuriliste sulamite vastupidavuses: Optisys valmistab DMLS-tehnoloogia abil vasesulamist düüsivorme väga karmideks oludeks, näiteks lennukimootorite turbiinkettaid. See talub lööke temperatuuridel kuni 3000 kraadi ja selle soojusjuhtivus on 380 W/(m · K). Selle eluiga on kolm korda pikem kui tavalistel sepistamismeetoditel.
Erimaterjalide kohandatud loomine
Al250C alumiiniumsulam kestab üle 5000 tunni kõrgel temperatuuril 250 kraadi, mis on 50 korda pikem kui Scalmalloy alumiiniumsulam. Seda on palju kasutatud kosmoselennukite konstruktsioonikomponentides, kus see on raha säästmiseks asendanud mõned titaanisulamist komponendid.
Shanghai Yisu Laser valmistas ESU{0}}H13 Mold Steel, uudse pulbermaterjali. Karbiidide levitamise parandamise tõttu on survevaluvormide kasutusiga pikenenud traditsiooniliste tehnikate puhul 30 000 korral 60 000 korrani.
2. Protsessi optimeerimine: täielik ahela juhtimine projekteerimisest vormimiseni
Vormi eluiga ei mõjuta mitte ainult materjalide kvaliteet, vaid ka täielik protsessi juhtimine projekteerimisest vormimiseni.
Konformse jahutusveekanali uuenduslik disain
Metallist 3D-printimise kihilised tootmisfunktsioonid võimaldavad luua vormi sees keerukaid konformseid jahutuskanaleid. See muudab vormi temperatuuri ühtlasemaks, ulatudes ± 15 kraadist ± 3 kraadini. Näiteks Broadcom Precision valmistas ülemaailmsele autotootjale survevaluvormi-mootori silindri kere jaoks. Optimeerides jahutusvee kanali paigutust simulatsiooni abil, vähenes tsükliaeg 35%, toote kõverusmäär langes 0,8% -lt 0,15% -ni, saagis tõusis 99,5% -ni ja vormi eluiga ületas 100 000 korda.
Pookimistrüki tehnoloogiat kasutatakse nüüd küpsel viisil.
Pookimise printimistehnoloogia ühendab 3D-prinditud elemendi alusega, et teha kiiresti ja lihtsalt suuri vorme. Kogemused on näidanud, et pookimine ja üldine trükkimine ei muuda vorme kauem vastu, kuigi see maksab 60% vähem. Näiteks Huashu High Techi automaatse pookimisfunktsiooni paigutuse täpsus on 0,05 mm, mis kiirendab oluliselt tootmist.
Multi{0}}laserseadmete täpsuse suurendamine
Platinum BLT{0}}S450 kasutab nelja laseriga sünkroonse skaneerimise tehnoloogiat, mis muudab vormimisprotsessi 300% tõhusamaks. Dünaamiline pulbri puistamistehnoloogia hoiab ka pinna kareduse Ra Less 6,3 μm või sellega võrdsena, mis vähendab hiljem vajaminevat poleerimistööd ja hoiab vormi kauem vastu.
3. Järel-töötlustehnoloogia: parim viis väsimuskindluse tagamiseks
Metallist 3D-printimisvormide pikaealisust mõjutavad suuresti sisemised vead, nagu poorsus ja sulandumise puudumine. Järeltöötlemise tehnika suurendab oluliselt vormide väsimustugevust, kõrvaldades puudused ja muutes need organiseeritumaks.
Kuuma isostaatilise pressimise (HIP) defektide parandamine
HIP-tehnoloogia saavutab materjali tiheduse ligi 100%, kasutades kõrgeid temperatuure ja kõrget rõhku, et vabaneda sisemistest pooridest ja mikropragudest. Näiteks kasutas üks lennundusettevõte HIP-töödeldud 3D-prinditud turbiiniketta vorme, mistõttu need kestavad 200% kauem kui töötlemata proovid ja 95% kauem kui tavalised sepistamisprotseduurid.
Kuumtöötlusprotsessi õige juhtimine
Karastus ja karastamine: Kuumutustemperatuuri ja jahutuskiirust reguleerides saate vormis saavutada parima kõvaduse ja sitkuse tasakaalu. Näiteks on 1.2709 terase karedus pärast karastamist ja karastamist 50-52HRC ja löögitugevus CVN 7J, mis on survevaluvormide jaoks piisavalt tugev.
pinge leevendamine: see meetod võib eemaldada suurtest vormidest sisemise jääkpinge ja peatada nende pragunemise kasutamise ajal. Näiteks Huashu High Tech FS273M seeria seadmetes toodetud vormid muudavad kuju pärast lõõmutamist mitte rohkem kui 0,05 mm.
Tehnoloogia loov kasutamine pindade tugevamaks muutmiseks
Haavli eemaldamise tugevdamine: kui kiired{0}}kuulid tabavad vormi pinda, tekitavad nad survetugevuse kihi, mis muudab selle tugevamaks väsimuse vastu. Näiteks kulus konkreetse sepistamisvormi eluiga pärast haavlitöötlust 20 000 tsüklilt 50 000 tsüklini.
Keemiline kõvakroomimine: lisage vormi pinnale 0,02–0,05 mm paksune kõvakroomi kiht. See muudab selle kolm korda kulumiskindlamaks ja sobib hästi suure-kulumise korral.
4. Tavalise kasutuse näide: tööstusharu demonstratsioon läbimurdest eluea osas
Autotööstus: Broadcom Precisioni suur samm edasi survevaluvormide vallas-
Broadcom Precisioni 3D-printimise integreeritud stants{1}}valuvormi sisestus peab vastu rohkem kui 50 000 tsüklit, talub 22J lööke ja selle toote tootlikkus on 100%. Ülemaailmne autofirma on seda vormi kasutanud akukomplektide kestade valmistamiseks. See vähendas iga üksuse maksumust 75% ja tarneaega 11 kuult 2 kuule.
Lennundus: Relatiivsusteooria jaoks mõeldud rakettmootorite vormid
Relativity Space valmistab 3D-prinditud vasesulamist otsikuvorme EOS M400 seadmetega. Need vormid lahendavad rohelise lasertehnoloogia abil vasesulamite liiga peegeldava probleemi. Eluiga vastab SpaceXi Starshipi projekti nõudele, milleks on üks üksus igal nädalal, ja iga stardi maksumus väheneb 30%.
Xiaomi Technology tarbeelektroonika täppisvormide optimeerimine
Xiaomi Technology ja Yisu Laser teevad koostööd, et valmistada ESU-H13 materjalist mobiiltelefonide raamide survevaluvorme. Vorm kestab 120 000 korda kauem kui traditsioonilised meetodid, sest AI-süsteem optimeerib jahutusveekanali struktuuri. See võimaldab Xiaomil tarnida igal aastal üle 50 miljoni ühiku 14-seeriast.
5. Trendid ja probleemid tööstuses
Technology Fusion Trend AI{0}}D-printimine: tarkvara Siemens NX kasutab AI-algoritme, et luua automaatselt parim jahutusveekanali paigutus. See vähendab projekteerimistsüklit 72 tunnilt 8 tunnini.
Lisand ja lisandkomposiit: DMG MORI hübriidseadmed LASERTEC 65 3D ühendavad "printimise" ja "freesimise" pinnakaredusega Ra on väiksem või võrdne 0,8 μm.
Pudelikael suuremahuliseks-kasutuseks
Materjalide maksumus: 316L roostevabast terasest pulber maksab endiselt kuni 500 dollarit kilogrammi kohta, mis on 5–8 korda rohkem kui teiste sepistamismaterjalide puhul.
Standardi puudus: ISO/ASTM 52900 standard hõlmab ainult 30% vormirakendustest ja keeruka struktuuriga vormide testimisnõudeid tuleb kohe ajakohastada.
Talentide lünk: ülemaailmne hallitustööstus vajab veel 120 000 3D-printimise inseneri ja uute komposiittalentide koolitamiseks kulub 3–5 aastat.