Чи буде промисловість використовувати титановий сплав для 3D-друку?

一, Технологічні переваги 3D-друку з використанням титанового сплаву та наскільки добре він працює з потребами прес-форм
1. Здатність створювати складні конструкції
З кожним днем ​​промисловість прес-форм потребує все більш складних внутрішніх каналів потоку та легких решітчастих структур. Однак стандартні методи обробки обмежені траєкторією руху інструментів і конструкцією прес-форми, що ускладнює створення високо-складних структур із високою точністю. Завдяки 3D-друку з титанового сплаву ви можете складати матеріали шар за шаром, щоб створити три{4}}вимірні моделі. Це дає змогу створювати внутрішні канали, тонко-структури та нерегулярні канали охолодження, які старіші методи не можуть. Наприклад, у прес-формах для лиття під тиском конформні канали охолодження можуть скоротити цикл уприскування на 30–50% і підвищити вихід продукту. Титанові сплави, як-от формувальна сталь XM-7, мають високу теплопровідність 30 Вт/(м·K), що робить їх ще кращими при охолодженні та ідеальними для високоякісних форм.
2. Переваги матеріальних характеристик
Титанові сплави міцні та легкі, завдяки чому форми служать довше та зручніші у використанні. Наприклад, сталь 1.2709 (18Ni300) під впливом мартенситного старіння має міцність на розрив 2000 МПа і твердість 50–52HRC. Вона добре підходить для-форм для-лиття під тиском і служить утричі довше, ніж звичайна сталь H13. Крім того, стійкість титанових сплавів до корозії (наприклад, наскільки нержавіюча сталь 316L стабільна у вологих ситуаціях) може скоротити кількість разів, які потребують очищення форм, і зменшити витрати на їх використання з часом.
3. Персоналізація та швидкі зміни
У більшості випадків створення форми означає проведення багатьох експериментів і змін, а традиційні методи займають багато часу та коштують багато. Цифрові моделі можна використовувати для безпосереднього створення 3D-друку з титанового сплаву, а виготовлення прототипу прес-форми та перевірку можна виконати всього за кілька днів. Це скорочує час, необхідний для проведення досліджень і розробок. Наприклад, компанія, яка виробляє автомобільні деталі, використовує 3D-друк із титанового сплаву, щоб скоротити час створення прес-форми з 8 тижнів до 2 тижнів і зробити форми на 30% легшими, сконструювавши їх із решітчастою структурою. Це економить енергію та полегшує виконання процесу.
2. Загальні способи використання 3D-друку з титанового сплаву в промисловості форм
1. Прес-форми для ін'єкцій
Оскільки титановий сплав має високу теплопровідність і стійкий до корозії, він є найкращим матеріалом для ливарних форм. Наприклад, у прес-формах для салону автомобіля форми, виготовлені з використанням порошку з нержавіючої сталі 316L і технології SLM, разом із конформною конструкцією каналу охолодження води, скорочують цикл лиття під тиском зі 120 секунд до 75 секунд і підвищують коефіцієнт виходу до 98%. Крім того, форми з титанового сплаву чудово полірують поверхні, що важливо для виготовлення високо{6}}прецизійних виробів, як-от оптичних лінз.
2. Прес-форми для лиття під тиском
Форми для лиття під тиском мають витримувати високо{0}}температурну рідку ерозію металу та цикли термічного навантаження. Стійкість титанових сплавів до термічного розтріскування та зношування може значно збільшити термін служби прес-форми. Після термічної обробки форма для лиття під тиском-з алюмінієвого сплаву, надрукована порошком 1.2709, має твердість 50HRC і залишається структурно міцною після 60 000 циклів-лиття під тиском. Це збільшення терміну служби на 200% порівняно зі звичайними сталевими формами H13.
3. Прес-форма для гумових шин
Зносостійкість і термічна стабільність титанового сплаву можуть підвищити точність гумових форм, коли вони використовуються для виготовлення візерунків. Порошкова форма CX (Corrax) з нержавіючої сталі, виготовлена ​​за технологією SLM, має рейтинг ефективності полірування A2. Решітка опорної структури зменшує вагу прес-форми на 30% і покращує точність відтворення візерунка в межах 0,01 мм, що є тим, що потрібно шинам високого-класу.
4. Прес-форми для ліків
Той факт, що титановий сплав є біосумісним, надає йому особливу перевагу в царині медичних форм. Наприклад, надруковані на 3D-принтері прес-форми для кісткових пластин із титанового сплаву можна налаштувати для кожного пацієнта, створюючи моделі прес-форм безпосередньо з даних КТ. Це скорочує час, необхідний для підготовки до операції, і робить імплантати більш адаптованими.
3. Проблеми, з якими стикається тривимірний друк із титанового сплаву у виробництві форм
1. Висока вартість матеріалів
Вартість порошку титанового сплаву набагато вища, ніж у звичайної сталі. Наприклад, порошок 1.2709 коштує приблизно 800 юанів за кілограм, що втричі більше, ніж порошок 316L, який коштує 260 юанів за кілограм. Форми з титанового сплаву служать довше, але висока вартість їх виготовлення ускладнює їх використання у великих масштабах.
2. Підтримання стабільності процесу та усунення проблем
Існують проблеми з 3D-друком титанових сплавів, такі як сфероїдизація, тріщини та пористість, які роблять прес-форму менш ефективною. Наприклад, у технології SLM, якщо порошок недостатньо добре розтікається, шари погано з’єднуватимуться, і компоненти потрібно покращити, змінивши параметри друку (наприклад, потужність лазера та швидкість сканування) і пост{2}}обробку (наприклад, гаряче ізостатичне пресування).
3. Витрати на обладнання та пост{1}}обробку
Високоякісні 3D-принтери з титанового сплаву, такі як EOS M400-4, коштують понад 10 мільйонів юанів і потребують системи захисту від інертного газу та точного контролю температури. Це значно ускладнює їх використання. Крім того, форми з титанового сплаву потрібно обробляти після виготовлення, що збільшує вартість і час, необхідні для їх виготовлення.