Mi a fém 3D nyomtatás alapelve a penészgyártásban?

1. Műszaki elv: A digitális modellek fémobjektumokká történő megváltoztatása
A fém 3D nyomtatás fő gondolata a "Digitálisan hajtott rétegezett olvadás és egymásra rakás". A folyamat fő folyamata a modellfeldolgozás, a porterjesztés, az energiaolvadás és a rétegek közötti kötés. Például a népszerű lézeres szelektív olvadás (SLM) technológia:
A 3D modellek elvágása és az utak tervezése
Miután a CAD szoftvert a penész 3D -s modelljének elkészítéséhez használták, át kell vinni a szeletelő szoftverbe a rétegezés feldolgozásához, hogy 2D keresztet készítsen - szekcionális adatok, amelyek 20-50 mikron vastagok. Az útvonaltervezési algoritmus a - metszetprofilt használja a lézeres szkennelési útvonalak előállításához, és beállítja az olvadékkészlet átfedési sebességét, hogy elkerülje a rétegek közötti feszültség felhalmozódását. Például, miközben konformális hűtési csatornákkal történő fröccsöntő formákat készít, az algoritmus gondosan kezelné a spirálcsatorna szkennelésének sorrendjét, hogy a hűtőfolyadék zökkenőmentesen folyjon.
A porágy olvadása és a rétegek felhalmozódása
A készülék fémpor (például titánötvözet, alumíniumötvözet vagy penész acél) bevonását helyezi az öntő kamrába. A lézernyaláb ezután megolvasztja a port egy beállított út mentén, hogy az olvadt fém medencét készítse. Miután az olvadékmedence lehűl és gyorsan megszilárdul, az formázó platformot egy réteg vastagsága leengedi. A por elosztási ciklusának, az olvadás és a megszilárdulás ciklusa addig folytatódik, amíg a 99,9% -os sűrűségű fémréteg nem készül. Ennek a módszernek nincs szüksége formákra vagy szerelvényekre, és közvetlenül bonyolult belső üregszerkezeteket készíthet, mint például a Die - öntőformák méhsejt -megerősítő bordákkal.
Együttműködő ellenőrzés a multi - fizika birodalmában
A nyomtatási folyamat során az olvadékmedence hőmérsékletét, a levegőben lévő oxigén mennyiségét és a por áramlási képességét valós időben kell ellenőrizni. Például a Yunyao Shenwei zárt - hurokvezérlő rendszere infravörös termikus képalkotót használ az olvadt medence alakjának rögzítéséhez, dinamikusan megváltoztatja a lézerteljesítményt (200–1000W) és a szkennelési sebességet (500–2000 mm/s), és megakadályozza a hőkezelt stressz által kiváltott zavart rendezvényt. Egyes cégek zöld lézertechnikát alkalmaznak az energiacsatlakozás hatékonyságának javítása és a részleges fúziós hibák javítása érdekében olyan anyagokban, amelyek sok fényt tükröznek, például a réz.
2. Technológiai él: A hagyományos penészkészítés három legnagyobb probléma megoldása
A dolgok készítésének megváltoztatásával a Metal 3D nyomtatás három új értéket ad a penésziparhoz:
A tervezési szabadság hatalmas javulása
A fúrás, a marás és más eljárások "lineáris feldolgozásának" jellege megnehezíti a formák készítését a hagyományos módon. A hűtőcsatornákat gyakran egyenes vagy egyszerű vonalzóként készítik. Ez azt jelenti, hogy a fröccsöntött alkatrészek nem lehűlnek egyenletesen (a hőmérsékleti különbség meghaladhatja a 30 fokot) . 3 D nyomtatás konformális hűtési csatornákat készíthet, amelyek spirál, dendritikus vagy biomimetikus levélvénákhoz hasonlóan megtervezhetők, hogy illeszkedjenek az penészkamra geometriájához. Az Audi ezt a technikát alkalmazta a Die - öntőformák 40% -kal gyorsabbá tételéhez, a fröccsöntési ciklust 35% -kal rövidítheti, és a hulladék sebességét 8% -ról 1,2% -ra csökkenti.
Kétszer olyan gyors és kétszer olyan olcsó, hogy elkészítse
Például egy autó lökhárító -fröccsöntő formája: 6 hétbe telik, amíg a hagyományos CNC megmunkálása elektródot készít, elektromos kisülési megmunkálást és egyéb lépéseket végez. A 3D -s nyomtatáshoz csak 72 órát vesz igénybe, és az anyaghasználati arány 25% -ról 95% -ra nőtt. A kis tételű egyedi formák esetében az ilyen orvosi berendezések esetében a 3D nyomtatás darabonként 60% -kal kevesebb, mint a hagyományos módszerek. Ez ideálissá teszi a prototípus validálásához és a próbatermelési szakaszokhoz.
Az anyagok és struktúrák teljesítményének optimalizálása
A 3D nyomtatás gyors megszilárdulása (legfeljebb 10 ^ 6 fokig /s) finom szemcsés szerkezetet hozhat létre, amely sokkal nehezebbé és ellenállóbbá teszi a formát. Például az SLM technológiával készített H13 penész acél hőkanar -élettartama 2,3 -szor hosszabb, mint a kovácsolt alkatrészeké. Ez lehetővé teszi a Die - nehéz teherbírású öntési helyzeteket. Ezenkívül a gradiens anyagi nyomtatási technika magas - keménységi bevonatokat (például WC CO) helyezhet a penész felületére, miközben megőrzi a magot, ami azt jelenti, hogy "egy anyag többszörös felhasználáshoz".
3. A közös felhasználási esetek között szerepel a konformális hűtés és a funkcionális integráció.
A fém 3D nyomtatás nagy hatással volt a penészkészítés számos területére, egyedi megoldásokat hozva:
Frefekciós penész: A konformális hűtővízcsatorna nagy felhasználása
A Big Home Appliance Shell Molds -ban a 3D - nyomtatott vízi utak 45 másodpercről 28 másodpercre csökkenthetik a hűtési időt, és megszabadulhatnak a hegesztési hibáktól. Egy vállalat biomimetikus csatornát készített a légkondicionáló panel formáihoz, amelynek felületi síkja 0,02 mm, amely megegyezik a tükörrel.
Die casting penész: Bonyolult kamrával és könnyű kialakítással rendelkező formatervezés
Ahhoz, hogy bonyolult belső üregeket készítsen a hagyományos - öntőformák felhasználásával, több szakaszot kell összeállítania. A 3D -s nyomtatás segítségével olyan formákat készíthet, amelyek átlépik egymást, és vékonyak a- fallal ellátott bordákat egyszerre. Például az új energia jármű akkumulátordoboz meghal a - casting penész a topológia optimalizálásának kialakítását használja a súly 42%-kal történő csökkentésére. A penész élettartama szintén 50 000 -szer meghosszabbodik a 3D -s nyomtatott csatornákkal 120 000 -szer.
Gumi gumiabroncs penész: A minta blokkok készítése nagy pontossággal
A múltban nehéz volt a gumiabroncsmintákat elkészíteni a - szintű mikrométerrel, mint egy eső gumiabroncs -vízelvezető csatorna, amely csak 1,5 mm széles volt. A magas - precíziós lézervezérlés használatával a 3D nyomtatás közvetlenül a minta blokk formáit készítheti, ami elkerüli a minta deformációját, amely az elektromos ürítés megmunkálásával történhet. Az F1 Racing gumiabroncs -formájának ismételt mintázat -pozicionálási pontossága ± 0,01 mm, ezt a Nemzetközi Autószövetség megköveteli.
4. Ipari trendek: A technológiai áttörésektől a környezeti változásokig
A fém 3D -s nyomtatás a penésziparban az "egypontos helyettesítés" -ről "rendszerinnovációra" változik:
Nagy előrelépés a multi - anyagi nyomtatási technológiában
Jelenleg a kompozit anyagok, például a réz alumínium és az acélkerámia nyomtatása továbbra is problémát jelent az üzletben. Azonban az olyan új technológiák, mint a zöld lézer és a multi -sugar együttműködés, egyes anyagokat kompatibilisekké tették a másikkal. Például egy vállalat rézes acél bimetall nyomtatási technikával állt elő, amely interfész fémkohászati ​​kötést alkalmaz a hővezető képesség és az erő közötti kompromisszum megtalálására. Ez a megközelítés jó a - hűtött radiátorok folyékony formáira.
Additív kompozit gyártás módja
A hibrid gyártási módszer, amely ötvözi a CNC precíziós megmunkálását, már gyakori. Például a konformális vízi utat először 3D nyomtatás segítségével készítik, majd az üreget öt - tengely megmunkáló központ segítségével javítják. Ez kihasználja a 3D -s nyomtatás tervezési előnyeit, és biztosítja, hogy a penész felületi minősége jó legyen (RA kevesebb vagy egyenlő 0,8 μm).
Intelligens és egységes rendszer felépítése
Az Egyesült Államokban a vállalatok azon dolgoznak, hogy szabványokat hozzanak létre a fém 3D nyomtatási formákra. Ezek a szabványok magukban foglalják a por tulajdonságait (90%-nál nagyobb vagy egyenlő gömbösség, oxigéntartalom <0,05%), a hibák megtalálásának képessége (a CT szkennelés porozitása kevesebb vagy egyenlő 0,5%), valamint a post - kezelés (hőkezelés keménység eltérése ± 1HRC) kritériumai. Az AI algoritmusokat arra is használták, hogy egyszerre javítsák a nyomtatási útvonalakat. A gépi intelligencia révén az egyik platform 30% -kal könnyebbé tette a támogató struktúrákat, és a nyomtatást 25% -kal hatékonyabbá tette.