Melyek a martenzites rozsdamentes acél előnyei a 3D-nyomtatásban?

一, Műszaki megvalósíthatóság: Áttérés a laborból a gyártósorra
1. Az anyagrendszer teljes lefedettsége
A fém 3D-nyomtatás ma már minden olyan anyaggal használható, amelyet általában öntőformák készítéséhez használnak. Például a lézerporágy-olvasztási (LPBF) technológia klasszikus szerszámanyagokat nyomtathat, beleértve a H13 szerszámacélt, a P20 formaacélt és az 1.2709 martenzites acélt. A folyamatbeállítások finom-hangolásával az olyan fontos mérőszámok, mint a nyomtatott alkatrészek keménysége, szívóssága és kopásállósága megfeleltek vagy meghaladták a kovácsolt anyagokra vonatkozó előírásokat. Például az egyik vállalat LPBF technológiát használt a H13-as acélból készült formalyukak készítésére. A keménység 52 HRC-re emelkedett a hőkezelés után, és a termikus kifáradási élettartam 40%-kal hosszabb volt, mint a szokásos feldolgozásnál. Több mint 500 000 fröccsöntési ciklust képes kezelni.
A fém 3D-nyomtatásnak különleges előnyei vannak bizonyos anyagok területén. Mivel az emberek olyan anyagokat szerettek volna, amelyek egyszerre nagyon vezetőképesek és ellenállnak a korróziónak, a vállalat réz-alapú ötvözetes nyomtatási eljárást fejlesztett ki. Ennek az eljárásnak a hővezetési együtthatója akár 380 W/(m · K), ami 25%-kal magasabb, mint a hagyományos berillium rézformáké. Mivel az emberek könnyű anyagokat akartak, az alumíniumötvözetből és titánötvözetből készült nyomtatási technológia 30-50%-kal csökkentheti a szerszám tömegét, miközben megőrzi a szerkezet szilárdságát.
2. Korlátlan előrelépés a szerkezeti komplexitás terén
A hagyományos formakészítést a kivonó feldolgozás geometriai határai korlátozzák. Összetett szerkezetek készítéséhez olyan módszereket kell alkalmazni, mint a hasítás, toldás és hegesztés, ami kevésbé pontos és lerövidíti az öntőformákat. A fém 3D nyomtatással bármilyen bonyolult forma azonnal elkészíthető, különösen újak, mint például a konform hűtőcsatornák, a légáteresztő acél és a pontmátrix kitöltés.
Például a hagyományos fúrási módszerekkel csak egyenes vagy egyszerű vonal{0}}formájú vízcsatornákat lehet készíteni. Ezzel szemben a 3D nyomtatás szabálytalan vízcsatornákat, például spirális, faágakat és biomimetikus levélérformákat hozhat létre, ami több mint 40%-kal javíthatja a hűtési hatékonyságot. Az autóajtókeret díszlécéhez készült formához topológiára optimalizált csatornakialakítást követően az egy darab elkészítési ideje 120 másodpercről 75 másodpercre csökkent, a kihozatali arány pedig 89%-ról 98%-ra nőtt. A légáteresztő acélt gyártó cégek pontosan tudják kezelni a 0,04 mm-es nyílást a porózus rétegnyomtatási technológia segítségével. Ez megháromszorozta az öntőformák kipufogógáz-hatékonyságát, és kijavította a problémákat, például a hegesztési vezetékeket és buborékokat, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a gáz beszorul.
3. A felület minőségének és pontosságának folyamatos javítása
A korai fémes 3D-nyomtatás nehezen tudta kielégíteni a szerszámkészítés nagy-precíziós igényeit, mivel a rétegek közötti kötőerő nem volt elég erős, és a felület túl durva volt. Ez a probléma azonban a technikai fejlődésnek köszönhetően megoldódott. Jelenleg a csúcskategóriás fém 3D-nyomtatógépek ± 0,05 mm-es méretpontossággal és Ra felületi érdességgel 1,6 μm-nél kisebbek vagy azzal egyenlők. Polírozással, homokfúvással és egyéb lépésekkel együtt olyan simává teheti a felületet, mint egy tükör.
Például a Mantle TrueShape technológiája a „3-tengelyes CNC megmunkálás+rajzolás és nyomtatás+szoftvertervezés” kombinációját használja a formaüregek nagyon pontos kialakításához. Ez az eljárás egy H13 acél formaüreget nyomtat, amelynek Ra felületi érdessége mindössze 0,8 μm, ami azt jelenti, hogy azonnal felhasználható magasfényű fröccsöntéshez anélkül, hogy először polírozni kellene. Ez a technológia lehetővé teszi a több-anyagú kompozit nyomtatást is, amely kopásálló bevonatot helyezhet a forma felületére. Így a forma több mint háromszor hosszabb ideig tarthat, mint a hagyományos módszerek.
2, Ipari gyakorlat: az ötletek tesztelésétől a nagyszabású felhasználásig
1. Autóipari formák: kettős forradalom a költségek és a hatékonyság terén
A fém 3D-nyomtatás az ötletellenőrzési szakaszon túl az autós öntőformák területén való nagyszabású-felhasználás felé lépett. Az egyik autógyártó cég LPBF technológiát alkalmaz a motorhengerfejek öntőformáinak elkészítéséhez. A fröccsöntési ciklus 37,2%-kal rövidebb, és az egyes cikkek költsége 22%-kal alacsonyabb, ha a konform hűtővíz-csatorna kialakítását javítják. Ami még lenyűgözőbb, hogy ezzel a technológiával „egyszeri formába önthető” anélkül, hogy meg kellene várnia, amíg a forma kinyílik. Ez 6 hónapról 2 hónapra csökkenti az új termékek kifejlesztéséhez szükséges időt, és jelentősen felgyorsítja a reakcióidőt a piacon.
A fém 3D nyomtatás könnyű formák készítéséhez is kiválóan használható. Egy bizonyos új energetikai járműgyártó cég akkumulátortálcás formákat gyárt alumíniumötvözet nyomtatási technológiával. A forma súlya 45%-kal, a fröccsöntéshez felhasznált energia pedig 18%-kal csökken, miközben a forma szilárdsága megmarad. Az öntőforma 200 000 fröccsöntési cikluson ment keresztül, jól működik és megbízható.
2. Orvosi formák: a legjobb módja annak, hogy a dolgokat pontosan úgy készítsd el, ahogyan szeretnéd
Az orvosi szakmának nagyon specifikus és személyre szabott öntőformákra van szüksége, és ennek legjobb módja a fém 3D nyomtatás. Az ortopédiai implantátumokhoz öntőformákat gyártó cég kobalt-krómötvözet nyomtatási technológiát használ a "betegspecifikus" formák előállításához. Azonnal elkészítik a penész digitális modelljét úgy, hogy CT-vizsgálaton keresztül megkapják a páciens csontadatait. A forma 3D nyomtatás után 0,02 mm-es pontosságú lehet, ami azt jelenti, hogy pontosan illeszkedik a páciens testéhez. Ezt a technikát több mint 5000 eljárásban alkalmazták, és 30%-kal csökkentette a betegek műtét utáni felépülésének idejét, és 1 alá csökkentette a szövődmények számát.
A fém 3D-nyomtatásnak külön előnyei is vannak az orvosi eszközök öntőformáinak területén. Egy bizonyos cég szívstent formákat gyárt titánötvözet nyomtatási technológiával. A trombózis kockázatát nagymértékben csökkenti, ha a penészüreg felületét a lehető legsimábbá teszik, ami a stent felületi érdességét Ra 0,2 μm-re vagy azzal egyenlőre csökkenti. Ezt a formát az FDA tanúsította, és ez az első 3D-s-nyomtatott szívstent forma a világon.
3. Repülőgép-öntőformák: a nagy teljesítményű anyagok legjobb-felhasználása
A repülőgépiparnak olyan formákra van szüksége, amelyek ellenállnak a magas hőmérsékletnek, nagyon erősek és nagyon könnyűek. A fém 3D nyomtatás ennek új módja. Egy bizonyos cég nikkel-alapú ötvözetnyomtatási technológiával készít öntőformákat repülőgép-hajtóművekhez. A rácsos töltőszerkezet optimalizálásával a forma súlya 35%-kal csökken, és magas, 1200 fokos hőmérsékleten is stabil marad. Az öntőforma 2000 hőciklusos tesztelésen esett át, és teljesítménye sokkal jobb, mint a tipikus öntőformáké.
A fém 3D-nyomtatás nagyon jól használható műhold alkatrészek öntőformáinak készítéséhez is. Az egyik cég alumíniumötvözet nyomtatási technológiával gyárt műholdtartó formákat. A topológia optimalizálása révén a szerszámok tömege 60%-kal csökken, miközben továbbra is képesek megtartani súlyukat, ami csökkenti a rakéták kilövésének költségeit. Ezt az öntőformát több mint 10 műhold készítésére használták, és jól és következetesen működik.