Milyen lehetőségei vannak a szerszámacélnak a fémformájú 3D nyomtatásban?

一, Nagy előrelépés a technológiában: a "funkció megvalósításától" a "teljesítményugrásig"
1. Bonyolult szerkezetek készítésének képessége
Az öntőformák régimódi-módszereinek elkészítéséhez olyan módszereket használnak, mint a CNC-megmunkálás és az elektromos kisülési megmunkálás (EDM), ami megnehezíti az olyan bonyolult formák elkészítését, mint a konform hűtővízcsatornák és a belső erősítő bordák. A fémpor rétegenkénti olvasztásával az LPBF technológia közvetlenül nyomtathat integrált bonyolult szerkezeteket. Például a hibrid sebességváltó-ház formák készítése során a Toyota a Fraunhofer ILT portál nagy LPBF berendezését és egy új, L-40 szerszámacélt használt, hogy spirál alakú hűtővízcsatornákkal ellátott formabetéteket gyártson. Ez a szerkezet 40%-kal egyenletesebbé teszi a forma hőmérsékletét, 30%-kal gyorsabbá teszi a lehűtést, 67%-kal csökkenti a termék zsugorodását és 98%-ra emeli a kihozatali arányt.
2. Az anyagok működésének javítása
A szerszámacél 3D-nyomtatásánál olyan problémákat kell kijavítania, mint a repedés és a maradék feszültség. A lengyelországi AGH Műszaki Egyetem rövid lézerimpulzus-technológiával felére csökkentette a H11 forró munkaszerszám-acél repedéssűrűségét. Szabályozták a maradék ausztenittartalmat is, hogy a keménységi ingadozási tartományt ± 5HV-ban tartsák. A Desktop Metal megalkotta az Single Shot Jet (SPJ) technológiát is, amely gyorsan elkészíti a D2-es szerszámacél prototípusait fémpor és kötőanyag keverékének nagy sebességgel történő szórásával. 100-szor gyorsabban nyomtat, mint a hagyományos LPBF, és az anyagsűrűség 99,5%, ami miatt jobban ellenáll a kopásnak, mint a hagyományos kovácsolt alkatrészek.
3. Különféle elkészítési módok keveréke
A 3D-nyomtatási szerszámacélt általában más technikákkal, például CNC-megmunkálással és sörétvágással együtt végzik, hogy egyetlen „additív kivonásnak” nevezett folyamatot hozzon létre. A Yisu Company például LPBF-et alkalmaz a formák alapvető funkcionális részeinek kinyomtatására, beleértve a konform hűtőbetéteket is. Ezeket az alkatrészeket ezt követően CNC precíziós megmunkálásnak vetik alá Ra felületi érdességre<0.4 μ m, which extends the life of the mold from 200,000 cycles to 500,000 cycles. This mode keeps the design freedom of 3D printing while still meeting the rigorous standards for accuracy and surface quality that molds need.
2, Ipari kereslet: a "csúcs-testreszabástól" a "méretarányos alkalmazásig"
1. Az autóipar: könnyű és a dolgok elvégzésére összpontosít
A gépkocsi-öntőforma elkészítésének költsége az autó fejlesztésének teljes költségének 30-40%-a, és a folyamat 6-12 hónapig is eltarthat. 3A szerszámacél D-nyomtatása jelentősen lerövidítheti ezt a ciklust. A B&J Specialty például LPBF technológiát alkalmaz az autóipari csővezetékek formabetéteinek elkészítéséhez. Ez 1 percről 40 másodpercre csökkenti a hűtési ciklus idejét, 30%-kal növeli a gyártási hatékonyságot, és 25%-kal meghosszabbítja a forma élettartamát. A könnyű, új energiahordozó járművek iránti igény növekedésével a szerszámacél 3D-nyomtatás használata az öntőformákban, például az akkumulátoregység-tartókban és a motorházakban is növekedni fog.
2. Az orvosi terület: specifikus és egyénre szabott igények
Az orvosi formáknak nagyon szigorú szabványoknak kell megfelelniük, például biokompatibilisnek és nagyon pontosnak kell lenniük. A topológiaoptimalizálás révén a szerszámacél 3D nyomtatás könnyű és hasznos formákat készíthet. Például egy fogászati ​​cég láthatatlan fogszabályzó szerszámokat készít μ-LPBF technológiával, amelynek nyomtatási pontossága 2–5 μm. A fogszabályozási erőeloszlás konzisztenciája 40%-kal javul a konform hűtési kialakítással, és a páciens alkalmazkodási aránya 85%-ról 98%-ra nő. Ezenkívül a szerszámacél felhasználásával végzett 3D nyomtatás nagy értékű{12}}termékek, például sebészeti útmutatók és implantátumformák készítésére is használható.
3. Szórakoztató elektronika: Gyors iteráció és kis tételek készítése
A szórakoztató elektronikai cikkek élettartama rövid, és gyakran előfordul a penészfrissítés. A szerszámacél 3D nyomtatással gyorsan áteshet a "tervezési nyomtatási teszt" folyamaton. Például egy bizonyos 3C-termékgyártó öntőformagyár mobiltelefon-keret formákat gyárt LPBF-fel. Ez a szerkezetet légáteresztővé teszi a kipufogó területén található 0,04 mm-es nyílással, 30%-kal csökkenti a befecskendezési nyomást és 40%-kal növeli a penész élettartamát. Ez a technika segít a vállalkozásoknak gyorsan alkalmazkodni a piaci változásokhoz, és csökkenti a túl sok raktárkészlet kockázatát.
3. Anyagi innováció: az „egyszeri teljesítménytől” a „több{1}}funkciós integrációig”
1. Új szerszámacél készítése
Az anyagszállítók speciális szerszámacél port gyártanak a 3D nyomtatás működése miatt. Például az L-40-es szerszámacél, amelyen a Fraunhofer ILT és a Toyota együtt dolgozott, jó kompromisszumot köt a nagy keménység (HRC 52–55) és a jó szívósság között azáltal, hogy beállítja az ötvözőelemek, például a Cr, Mo és V mennyiségét. Ez az anyag 80%-ban szilárd marad még nagyon magas hőmérsékleten is, ami nagyon jó 60 fokos nyomáson is. öntőformák.
2. Egynél több anyagból készült szerkezet
A szerszámacéllal történő 3D nyomtatás az egyetlen anyag használatáról egynél több felhasználásra változik. Például, amikor egy vállalat LPBF-fel használó formákat nyomtat, rézötvözet bevonatot helyeznek a formaüreg felületére, hogy az gyorsan lehűljön, mivel a réznek magas a hővezető képessége. A fő testben szerszámacélt használnak, hogy megbizonyosodjon arról, hogy erős. Ennek a kompozit szerkezetnek köszönhetően a forma 60%-kal tovább tart, és szükségtelenné válik minden további berakási munka.
3. Okos anyagok használata
A szerszámok valós idejű nyomon követése- és adaptív vezérlése lehetséges, ha az érzékelőket szerszámacél 3D nyomtatással használják. Például egy orvosi cég hőmérséklet-érzékelőket helyezett el LPBF-nyomtatott formákba, és mesterséges intelligencia algoritmusokat használt a befecskendezési paraméterek valós időben történő megváltoztatására. Ez 50%-kal konzisztensebbé tette a termékeket. A jövőben a szerszámacél 3D nyomtatott öntőformák képesek lesznek ön-beállítani és ön-javítani az olyan intelligens anyagoknak köszönhetően, mint az alakmemóriájú ötvözetek és az öngyógyító anyagok.