Який термін служби металевих форм для 3D-друку?

1. Інновації в матеріалах: нове використання високоміцних сплавів
Якість матеріалу визначає, скільки часу прослужить форма. Термічна обробка та внутрішні дефекти обмежують довговічність типових сталей для форм, таких як H13 і S136. З іншого боку, металеві спеціальні матеріали для 3D-друку істотно покращили продуктивність завдяки зміні їх складу та процедур.
Над-високоміцна сталь CX (Corrax) і 1.2709 (18Ni300) використовуються в промисловості: міцність на розрив цих двох матеріалів становить 1700 МПа та 2000 МПа, тоді як межа текучості перевищує 1600 МПа. Що стосується форм для лиття під тиском, CX служить так само довго, як сталь S136; коли йдеться про-форми для лиття під тиском, 1.2709 служить так само довго, як сталь H13. Наприклад, компанія, яка виробляє електромобілі, використовує матеріал 1.2709 для виготовлення-форм для лиття під тиском корпусів акумуляторних батарей. Завдяки дизайну з оптимізацією топології вага прес-форми зменшується на 40%, а її термін служби майже в 80 000 разів довший, що на 40% довше, ніж за стандартних методів.
Великий крок уперед у довговічності високо{0}}температурних сплавів: Optisys виготовляє форми для сопел із мідного сплаву для дуже важких умов, як-от турбінні диски для авіадвигунів, використовуючи технологію DMLS. Він витримує удари при температурах до 3000 градусів і має теплопровідність 380 Вт/(м · К). Його термін служби втричі довший, ніж у типових методів кування.
Індивідуальне створення спеціальних матеріалів
Алюмінієвий сплав Al250C триває понад 5000 годин при високій температурі 250 градусів, що в 50 разів довше, ніж алюмінієвий сплав Scalmalloy. Його багато використовували в аерокосмічних конструктивних компонентах, де він замінив деякі компоненти з титанового сплаву для економії грошей.
Компанія Shanghai Yisu Laser виготовила ESU-H13 Mold Steel, новий порошковий матеріал. Завдяки покращенню способу розподілу карбідів термін служби-форм для лиття під тиском збільшився з 30 000 разів у традиційних технологіях до 60 000 разів.
2. Оптимізація процесу: повний контроль ланцюга від проектування до формування
Не тільки якість матеріалів впливає на термін служби прес-форми, але й повний контроль процесу від проектування до формування.
Інноваційний дизайн конформного каналу охолоджувальної води
Особливості багатошарового виробництва металевого 3D-друку дозволяють створювати складні конформні канали охолодження всередині форми. Це робить температуру форми більш рівномірною, коливаючись від ± 15 градусів до ± 3 градусів. Наприклад, компанія Broadcom Precision виготовила-форму для лиття під тиском корпусу циліндра двигуна для глобальної автомобільної компанії. Завдяки оптимізації розташування каналу охолоджувальної води за допомогою моделювання тривалість циклу було скорочено на 35%, швидкість викривлення продукту впала з 0,8% до 0,15%, коефіцієнт виходу зріс до 99,5%, а термін служби прес-форми збільшився в 100 000 разів.
Технологія графтінг-друку зараз використовується зріло.
Технологія графтінг-друку з’єднує 3D-друкований елемент із основою для швидкого й легкого виготовлення великих форм. Досвід показує, що щеплення та загальний друк не збільшують термін служби форм, хоча коштують на 60% дешевше. Наприклад, функція автоматичного щеплення Huashu High Tech має точність розміщення 0,05 мм, що значно прискорює виробництво.
Підвищення точності мульти{0}}лазерного обладнання
Platinum BLT-S450 використовує технологію синхронного сканування чотирьох лазерів, що робить процес формування на 300% ефективнішим. Технологія динамічного нанесення порошку також зберігає шорсткість поверхні Ra менше ніж або дорівнює 6,3 мкм, що скорочує кількість полірувальних робіт, необхідних пізніше, і робить форму довшою.
3. Технологія після-обробки: найкращий спосіб переконатися в продуктивності втоми
На довговічність металевих форм для 3D-друку значною мірою впливають внутрішні недоліки, такі як пористість і відсутність плавлення. Техніка пост{2}}обробки значно підвищує втомну міцність форм, позбавляючись від дефектів і роблячи їх більш упорядкованими.
Усунення дефектів при гарячому ізостатичному пресуванні (ГІП)
Технологія HIP наближає щільність матеріалу до 100% за допомогою високих температур і високого тиску, щоб позбутися внутрішніх пор і мікротріщин. Наприклад, одна авіаційна компанія використовувала оброблені HIP-прес-форми для турбінних дисків, надруковані на 3D, завдяки чому вони служили на 200% довше, ніж необроблені зразки, і на 95% довше, ніж стандартні процедури кування.
Правильно контролювати процес термічної обробки
Загартування та відпуск: ви можете отримати найкращий баланс твердості та міцності у формі, регулюючи температуру нагрівання та швидкість охолодження. Наприклад, після загартування та відпустки сталь 1.2709 має твердість 50-52HRC і ударну в’язкість CVN 7J, що є достатньо міцним для форм для лиття під тиском.
відпал для зняття напруги: цей метод може зняти внутрішню залишкову напругу з великих форм і запобігти їх розтріскування під час використання. Форми, виготовлені обладнанням серії Huashu High Tech FS273M, наприклад, змінюють форму не більш ніж на 0,05 мм після обробки відпалом.
Творче використання технологій, щоб зробити поверхні міцнішими
Посилення дробеструйним ущільненням: коли високошвидкісні-кулі потрапляють на поверхню форми, вони створюють шар напруги при стиску, який робить її міцнішою проти втоми. Наприклад, термін служби конкретного штампа для кування збільшився з 20 000 циклів до 50 000 циклів після дробеструйної обробки.
Хімічне тверде хромування: додайте шар твердого хрому товщиною від 0,02 до 0,05 мм на поверхню форми. Це робить його втричі стійкішим до зношування та підходить для сильних-ситуацій зношення.
4. Приклад загального використання: промислова демонстрація прориву в тривалості життя
Автомобільна промисловість: великий крок Broadcom Precision у-формах для лиття під тиском
Інтегрована вставка форми для 3D-друку Broadcom Precision-для лиття під тиском витримує понад 50 000 циклів, витримує удари 22 Дж і має 100% вихід продукту. Всесвітня автомобільна фірма використовувала цю форму для виготовлення корпусів акумуляторних батарей. Це знизило вартість кожної одиниці на 75% і скоротило час доставки з 11 місяців до 2 місяців.
Аерокосмічна промисловість: прес-форми для ракетних двигунів для Relativity Space
Relativity Space виготовляє 3D-друковані форми для сопел із мідного сплаву за допомогою обладнання EOS M400. Ці форми вирішують проблему надто світловідбиваючої здатності мідних сплавів за допомогою технології зеленого лазера. Тривалість життя відповідає вимогам проекту SpaceX Starship щодо однієї одиниці щотижня, а вартість кожного запуску знижується на 30%.
Оптимізація прецизійної форми від Xiaomi Technology для споживчої електроніки
Xiaomi Technology і Yisu Laser працюють разом, щоб виготовляти-форми для лиття під тиском для корпусів мобільних телефонів із матеріалу ESU-H13. Форма служить у 120 000 разів довше, ніж традиційні методи, оскільки система AI оптимізує структуру каналу охолоджувальної води. Це дозволяє Xiaomi щорічно поставляти понад 50 мільйонів одиниць 14 серії.
5. Тенденції та проблеми в галузі
Технологія Fusion Trend AI+3D printing: програмне забезпечення Siemens NX використовує алгоритми AI для автоматичного створення найкращого макета каналів охолоджувальної води. Це скорочує цикл проектування з 72 годин до 8 годин.
Адитивний і адитивний композит: обладнання LASERTEC 65 3D Hybrid від DMG MORI поєднує «друк» і «фрезерування» з шорсткістю поверхні Ra Менше або дорівнює 0,8 мкм.
Вузьке місце для широкомасштабного-використання
Вартість матеріалів: порошок з нержавіючої сталі 316L все ще коштує 500 доларів за кілограм, що в 5-8 разів більше, ніж інші матеріали для кування.
Дефіцит стандарту: стандарт ISO/ASTM 52900 охоплює лише 30% випадків застосування прес-форм, і вимоги до тестування форм зі складною структурою необхідно негайно оновити.
Відсутність талантів: світовій промисловості прес-форм потрібно ще 120 000 інженерів із 3D-друку, і для підготовки нових талантів у композитних матеріалах потрібно від 3 до 5 років.