Як металевий 3D-друк може вирішити проблему виробництва складних конструкцій форм?

1, гнучкий контур охолоджувальної води, який вирішує основну проблему лиття під тиском
Від того, наскільки добре охолоджуються прес-форми, залежить швидкість виготовлення та якість виробів. Канали охолоджувальної води з прямими отворами використовуються в традиційних формах. Ці канали важко приклеїти до складних поверхонь порожнин, що спричиняє занадто сильні місцеві коливання температури та дефекти продукту, такі як викривлення та позначки усадки. Використовуючи методи оптимізації топології, металевий 3D-друк може створити конформний канал охолоджувальної води, який ідеально відповідає формі виробу. Це дозволяє контролювати температуру саме там, де відбувається нагрівання та де охолоджується.
Наприклад, час охолодження форми ручки дверей автомобіля збільшився з 18 секунд до 12 секунд після використання конформного водяного каналу, надрукованого 3D. Ефективність виробництва зросла на 33%, а деформація виробу знизилася з 0,8 мм до 0,2 мм. Прохідність зросла з 92% до 98,5%. Більш важливим є те, що ця концепція долає фізичні обмеження існуючих методів - у стінці серцевини форми товщиною 0,5 мм можна створити спіральний канал охолодження діаметром 2 мм для створення три{14}}мережі охолодження. Конформний водяний канал на формі корпусу побутової техніки, надрукований обладнанням iSLM420 компанії Zhongrui Technology, подовжує термін служби форми на 40% і на 75% скорочує кількість тріщин, викликаних тепловою втомою.
2, Інновація в структурі решітки: полегшення форм і поєднання різних функцій
Що стосується форм-лиття під тиском, термічна втома-високотемпературних сплавів є головною причиною того, чому вони не служать так довго, як могли б. Металевий 3D-друк використовує біоміметичні ґратчасті структури, щоб зробити речі легшими, покращити шляхи теплопровідності та зберегти речі міцними. Форма для лиття під тиском для конкретної лопаті авіаційного двигуна використовувала конструкцію решітки TPMS (триперіодна мінімально вигнута поверхня). Це зменшило вагу ядра прес-форми на 35% і подвоїло його стійкість до термічного удару. Безперервний цикл виробництва подовжено з 5000 до 12000 форм.
Ця конструктивна перевага особливо важлива при виготовленні деталей для ізоляції. Ізоляційні мезони в стандартних системах з гарячим каналом є твердими, але 3D-друк може створити порожнисті мезони з гексагональною решіткою, які на 60% ефективніші в утриманні тепла від розподільної пластини до прес-форми. Ця конструкція скорочує цикл лиття під тиском на 22% і кількість споживаної енергії на 18% у формах для медичних витратних матеріалів.
3. Мікропориста вихлопна система: вирішення проблеми промисловості, пов’язаної з дефіцитом газу
Під час лиття під тиском, якщо газ усередині порожнини форми не може вивільнитися достатньо швидко, це може спричинити проблеми, такі як газові смуги та горіння на поверхні виробу. Є дві основні проблеми з традиційними дихаючими сталевими вставками: по-перше, вони можуть пропускати повітря лише в одному напрямку, а по-друге, напруга має тенденцію накопичуватися в точці, де дихаюча зона зустрічається з щільною зоною. Металевий 3D-друк виходить за ці межі та може створювати пористі об’єкти з різно-дихаючою здатністю.
Третє{0}}покоління методу дихаючої сталі від Laser Luminescence покращує підхід лазерного сканування для створення щільного дихаючого шару на поверхні форми з розміром пор 0,04 мм. Водночас він створює три{3}}вимірну з’єднану мережу пор усередині форми. При застосуванні прес-форм для приладової панелі автомобіля ця концепція знижує рівень дефектів уловленого газу з 15% до 0,3%, без необхідності додаткових вихлопних отворів, що спрощує конструкцію форми. Що ще важливіше, 3D-друк може змусити дихаючі частини та корпуси форми працювати разом, що означає, що немає ймовірності протікання шва, як у традиційних процедурах інкрустації.
4, Інтегроване виробництво складних деталей: зміна ланцюжка вартості обробки прес-форм
У традиційному виготовленні форм використовується техніка «окрема обробка + складання». Це означає, що такі важливі деталі, як гарячі сопла, похилі верхи та стрижні прес-форми, повинні пройти кілька етапів. Металевий 3D-друк формує ці складні елементи одночасно, використовуючи ідею «інтегрованого виробництва». Наприклад, система гарячих насадок рамки певної марки мобільного телефону потребує 12 частин, щоб зібрати звичайним способом. За допомогою 3D-друку ви можете виготовити ціле гаряче сопло з інтегрованим каналом потоку та канавкою для установки нагрівального елемента. Час складання скорочується з 8 годин до 0,5 години, а проблема поломок, викликаних температурним розширенням і звуженням, повністю вирішується за рахунок скорочення швів.
Ця зміна найбільш помітна при виготовленні виробів із тонкими стінками. Програма моделювання VoxelDance Engineering, розроблена методом Manga, успішно вирішила проблему деформації друку тонкостінних деталей із нержавіючої сталі 316L (товщина стінки 0,3 мм) за допомогою методу «компенсації деформації сканування». Цей метод робить деталі для форм решітки автомобіля точнішими, коливається від ± 0,5 мм до ± 0,08 мм. Це також скорочує період досліджень і розробок на 60% і покращує використання матеріалів на 45%.
5, Технологічна інтеграція: створення нової парадигми виробництва прес-форм
Металевий 3D-друк існує не окремо, а повністю переплітається з такими технологіями, як аналіз симуляції та інтелектуальне виявлення. Машини Zhongrui Technology мають оптимізовану багатошарову систему поля вітру, яка може стежити за температурним полем шару порошку в режимі реального часу. Він також може автоматично змінювати параметри лазера, щоб компенсувати термічне навантаження та досягти щільності 99,95% для великих форм (наприклад, форм для автомобільного бампера розміром 1,2 м × 0,8 м). Використовуючи інструменти аналізу потоку, дизайнери можуть покращити розташування каналів охолоджувальної води під час процесу моделювання, який є замкнутою -циклічною ітерацією «друку моделювання дизайну».
З точки зору перебудови моделі витрат 3D-друк продемонстрував унікальні переваги. Наприклад, виготовлення прес-форм для 1000 штук коштує 280 000 юанів традиційними методами (180 000 юанів за розробку форми), але рішення для 3D-друку коштує на 20% більше за штуку, але не потребує жодних витрат на розробку форми, що зменшує загальну вартість до 220 000 юанів. Коли швидкість ітерації продукту перевищує стандартний період окупності форми (зазвичай 12-18 місяців), економічність 3D-друку стає більш очевидною.