Чи можна виготовити великі{0}}форми за допомогою 3D-друку з металу?

1. Великий крок уперед у широкомасштабному-тривимірному друку металу: від лабораторії до фабрики
Основна ідея 3D-друку з металу полягає в тому, щоб накладати металеві матеріали один на одного та використовувати промені високої-енергетичні, як-от лазери чи електронні промені, для безпосереднього створення складних конструкцій. Коли справа доходить до виготовлення великих прес-форм, великий прогрес був досягнутий у трьох сферах:
Розширення формату обладнання
Радієве лазерне обладнання LiM-X1500H може формувати деталі розміром 1290 мм × 1180 мм × 506 мм. Він може друкувати як круглі, так і квадратні секції авіаційних двигунів одночасно. У цій частині багато порожнистих конструкцій і ребер арматури. Традиційні процедури потребують обробки блоків і зрощування, тоді як технологія SLM скорочує виробничий цикл більш ніж на 50% і використовує більше 90% матеріалу за допомогою інтегрованого формування. Що ще важливіше, його обладнання LiM-X800H+, яке було випущено у 2024 році, має висоту формування 2,5 метри та змогло виготовляти спіральні структурні компоненти з титанового сплаву розміром 418 мм × 362 мм × 2210 мм. Це доводить, що обладнання достатньо стабільне для виготовлення великих і легких компонентів.
Співпраця між багатьма лазерами та вдосконалення процесів
Контроль теплового стресу є проблемою для-великомасштабного друку. Під час друку понад 6-метрових каркасів літаків із титанового сплаву Leiming laser застосовує технологію взаємодії кількох-лазерів, щоб збільшити коефіцієнт перекриття лазерної плями до 30%. При використанні підходу динамічного розподілу порошку це знижує залишкову напругу на 40%, що гарантує правильні розміри надвеликих деталей (6295 мм × 2198 мм × 614 мм). Конструкція з оптимізацією топології теплообмінника з алюмінієвого сплаву (569 мм × 527 мм × 512 мм) також показує, як технологію SLM можна використовувати для поєднання каналу потоку та основної конструкції. Це показує, наскільки цей метод гнучкий для складних систем охолодження.
Інновації в гібридному виробництві та пост{0}}обробці
Компанія Laiming Laser розробила рішення для виробництва зелених лазерних добавок для матеріалів із високим -антиметалевим вмістом, таких як чиста мідь. Ця система успішно надрукувала тягові камери з чистої міді та реберні структури для розсіювання тепла. Цей метод виходить за межі поглинання звичайних червоних лазерів на матеріалах, які швидко реагують, що робить друк чистої міді втричі ефективнішим. Шорсткість поверхні Ra<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. Промислове використання масового виробництва форм: від тестування ідей до виготовлення їх у великих кількостях
Металевий 3D-друк використовувався в кількох-підприємствах високого класу для виготовлення великих форм, і його ефективність доведена на прикладах-з реального світу:
Легка та функціональна інтеграція в аерокосмічній галузі
Потреба в легких каркасах безпілотних літальних апаратів на низькій-висотній економіці призвела до використання широкомасштабного-3D-друку. Компанія Luming Laser використовувала LiM-X260A для друку рами дрона з титанового сплаву розміром 153 мм × 153 мм × 25 мм і вагою менше 0,3 кг. Оптимізація топології скорочує кількість деталей і кроків у виробничому процесі з 12 до 3. Цикл друку також скорочується до 5 годин. Цей сценарій показує, що металевий 3D-друк може знайти баланс між вагою та міцністю конструкції, що дуже важливо для кращої роботи авіаційного обладнання.
Енергетичне обладнання: об'єднання складних систем охолодження в одне ціле
Конструкція каналу охолодження у великих теплообмінних формах безпосередньо впливає на ефективність ядерно-енергетичного обладнання. Традиційні методи потребують сотень отворів для охолодження, просвердлених у формі. З іншого боку, металевий 3D-друк створює конформний канал охолоджуючої води, який скорочує відстань потоку охолоджуючої рідини на 60% і підвищує ефективність теплопередачі на 25%. Наприклад, технологія SLM була використана для друку форми для парогенератора атомної електростанції, який мав канал охолоджувальної води шириною лише 2 мм. Ця форма була заввишки 1,2 метри та мала рівномірний контроль температури, що вирішило проблему втоми матеріалу, яка виникає, коли деталі стають занадто гарячими в традиційних процесах.
Виробництво автомобілів: швидке внесення змін у великі прес-форми
Більшість прес-форм для автомобільних панелей мають розміри більше 3 метрів, а традиційні методи лиття вимагають пробного виробничого циклу від 6 до 8 тижнів. А 3D-друк на металі скорочує час, необхідний для виготовлення серцевини прес-форми, до двох тижнів шляхом безпосереднього виготовлення. Певна марка транспортних засобів на новій енергії використовувала технологію DED для ремонту великих-форм для лиття під тиском. Зносостійкий шар на поверхні прес-форми було закріплено за 48 годин шляхом одночасного подачі та плавлення порошку. Ремонтний шар мав твердість HRC52, що на 20% твердіше, ніж звичайний метод зварювання. Це означає, що форма не змінить форму через зону теплового впливу.
3. Технологічні виклики та майбутні тенденції: від прориву в одній точці до реструктуризації середовища
Навіть незважаючи на те, що широкомасштабний металевий 3D-друк має великий потенціал, він все ще має три великі проблеми, які потрібно вирішити, перш ніж його можна буде широко використовувати:
Контроль витрат і продуктивності матеріалів
Для виготовлення форм потрібні матеріали, які пройшли гарт і загартування, але 3D-друк може швидко охолодити матеріали, що може зробити їх більш крихкими. Рішення полягає в тому, щоб зробити порошок сталі з мартенситним старінням із низьким-напруженням і термічно-обробити його, щоб зробити його твердішим до 52HRC. Використовуючи техніку градієнтного друку, тверде покриття наноситься на поверхню форми, зберігаючи міцну матрицю в серцевині. Це врівноважує зносостійкість і ударостійкість.
Тестування на стабільність і якість в процесі
Під час друку у великому масштабі місцевий перегрів або забруднення порошком може призвести до збільшення частоти помилок. Промисловість наполягає на-технологіях моніторингу на місці, як-от обладнання LiM-X800H+, яке поєднує інфрачервоні тепловізори та системи моніторингу басейнів розплаву з радієвим лазером. Ця технологія може змінювати силу лазера в реальному часі та скорочувати кількість дефектів з 3% до 0,5%. У той же час моделі прогнозування дефектів на основі штучного інтелекту можуть завчасно виявити фактори ризику, переглянувши минулі дані друку, що ще більше допомагає підтримувати стабільність якості.
Співпраця та стандартизація в промисловому ланцюгу
Виготовлення величезних форм вимагає поєднання кількох етапів, таких як 3D-друк, обробка з ЧПУ та термічна обробка. GF Processing Solutions запустила рішення для виробництва «гібридних деталей», яке використовує автоматизовані робочі станції для плавного поєднання субтрактивних і адитивних процесів. Це скорочує час виготовлення форм на 40%. Запровадження стандарту ISO/ASTM 52921 також встановлює стандарти для таких важливих факторів, як допуски на розміри та шорсткість поверхні для широкомасштабного металевого 3D-друку. Це дає можливість промисловості використовувати цю технологію в широкому масштабі.