Mennyi a fém 3D nyomtatási formák élettartama?

1. Anyaginnováció: A nagy szilárdságú ötvözetek új felhasználási módjai
Az anyag minősége határozza meg, hogy a penész mennyi ideig tart. A hőkezelés és a belső hibák korlátozzák a tipikus formaacélok, például a H13 és az S136 kifáradási élettartamát. Másrészt a fém 3D nyomtatáshoz speciális anyagok nagy teljesítményjavulást értek el összetételük és eljárásaik megváltoztatásával.
Az ultra-nagyszilárdságú CX (Corrax) és 1.2709 (18Ni300) acélt az iparban használják: E két anyag szakítószilárdsága 1700 MPa és 2000 MPa, folyáshatáruk pedig meghaladja az 1600 MPa-t. Ha fröccsöntőformákról van szó, a CX ugyanolyan sokáig bírja, mint az S136 acél; a fröccsöntő-formáknál az 1.2709 ugyanolyan sokáig bírja, mint a H13 acél. Például egy elektromos járműveket gyártó vállalat 1,2709 anyagot használ az akkumulátorcsomagok héjának présöntőformáihoz-. A topológia optimalizálással a forma súlya 40%-kal csökken, élettartama pedig közel 80 000-szer hosszabb, ami 40%-kal hosszabb, mint a szabványos módszereknél.
Nagy előrelépés a magas hőmérsékletű Akár 3000 fokos ütéseket is képes kezelni, hővezető képessége pedig 380 W/(m · K). Élettartama háromszor hosszabb, mint a tipikus kovácsolási eljárásoké.
Speciális anyagok egyedi elkészítése
Az Al250C alumíniumötvözet több mint 5000 órát bír 250 fokos magas hőmérsékleten, ami 50-szer hosszabb, mint a Scalmalloy alumíniumötvözet. Sokat használták az űrrepülés szerkezeti elemeiben, ahol a megtakarítás érdekében néhány titánötvözet alkatrészt kicseréltek.
A Shanghai Yisu Laser gyártotta az ESU{0}}H13 Mold Steel újszerű poranyagot. A keményfémek szétterítésének javításával a fröccsöntőformák élettartama a hagyományos technikák szerinti 30 000-szeresről 60 000-re nőtt.
2. Folyamatoptimalizálás: teljes láncvezérlés a tervezéstől a formázásig
Nemcsak az anyagok minősége befolyásolja a forma élettartamát, hanem a teljes folyamatirányítás a tervezéstől a formázásig.
Konform hűtővízcsatorna innovatív kialakítása
A fém 3D nyomtatás réteges gyártási jellemzői lehetővé teszik kifinomult, konform hűtőcsatornák létrehozását a szerszám belsejében. Ez egyenletesebbé teszi a forma hőmérsékletét, ± 15 fokról ± 3 fokra. A Broadcom Precision például présöntőformát- készített a motor hengertestéhez egy globális autógyártó cég számára. A hűtővíz csatorna elrendezésének szimulációval történő optimalizálásával a ciklusidő 35%-kal csökkent, a termék vetemedési rátája 0,8%-ról 0,15%-ra csökkent, a hozam 99,5%-ra nőtt, a forma élettartama pedig meghaladta a 100.000-szeresét.
Az oltónyomtatási technológiát ma már kiforrott módon használják.
Az oltónyomtatási technológia összekapcsolja a 3D nyomtatott elemet az alappal, így gyorsan és egyszerűen készíthet nagy formákat. A tapasztalatok azt mutatják, hogy az oltónyomtatás és az általános nyomtatás nem hosszabbítja meg a formák élettartamát, bár 60%-kal olcsóbb. A Huashu High Tech automatikus oltási funkciója például 0,05 mm-es elhelyezési pontossággal rendelkezik, ami nagyban felgyorsítja a termelést.
A több{0}}lézeres berendezések pontosságának növelése
A Platinum BLT{0}}S450 négy lézeres szinkron szkennelési technológiát használ, ami 300%-kal hatékonyabbá teszi az öntési folyamatot. A dinamikus porszórás technológia a felületi érdesség értékét Ra kisebb vagy egyenlő 6,3 μm-en tartja, ami csökkenti a később szükséges polírozási munka mennyiségét, és hosszabb ideig tart a forma.
3. Utó-feldolgozási technológia: a legjobb módja annak, hogy megbizonyosodjon a fáradtságról
A fém 3D nyomtatási formák élettartamát nagymértékben befolyásolják az olyan belső hibák, mint a porozitás és az összeolvadás hiánya. Az utófeldolgozási technika nagymértékben növeli a formák fáradási szilárdságát azáltal, hogy megszabadul a hibáktól és rendezettebbé teszi őket.
Hibák javítása forró izosztatikus préselésnél (HIP)
A HIP technológia az anyag sűrűségét közel 100%-ra teszi ki magas hőmérséklet és nagy nyomás használatával, hogy megszabaduljon a belső pórusoktól és mikrorepedésektől. Például egy légiközlekedési vállalat HIP-feldolgozott 3D-s, nyomtatott turbinatárcsás formákat használt, amelyek 200%-kal tovább bírják, mint a kezeletlen minták, és 95%-kal tovább bírják, mint a tipikus kovácsolási eljárások.
A hőkezelési folyamat helyes vezérlése
Edzés és temperálás: A keménység és a szívósság legjobb egyensúlyát a formában a melegítés hőmérsékletének és a hűtés sebességének szabályozásával érheti el. Például az 1.2709-es acél keménysége 50-52HRC, ütésállósága pedig CVN 7J, ami elég erős a présöntőformákhoz.
feszültségmentesítő izzítás: Ezzel a módszerrel eltávolítható a belső maradék feszültség a nagy formákból, és megakadályozható, hogy használat közben megrepedjenek. A Huashu High Tech FS273M sorozatú berendezésekkel gyártott formák például legfeljebb 0,05 mm-rel változtatják meg alakjukat a hőkezelés után.
A technológia kreatív használata a felületek erősebbé tételére
Lövéserősítés: Amikor a nagy{0}}sebességű golyók elérik a forma felületét, nyomófeszültséget hoznak létre, amely erősebbé teszi a szerszámot a kifáradás ellen. Például egy adott kovácsolószerszám élettartama 20 000 ciklusról 50 000 ciklusra nőtt a sörétes vágási kezelést követően.
Kémiai keménykrómozás: Adjon hozzá egy 0,02-0,05 mm vastagságú keménykrómot a forma felületéhez. Ez háromszor ellenállóbbá teszi a kopással és elhasználódással szemben, és jó -nagy kopás esetén is.
4. Példa egy általános felhasználásra: az élettartam áttörésének iparági bemutatója
Autóipar: a Broadcom Precision nagy lépése a fröccsöntő-öntőformák terén
A Broadcom Precision 3D-nyomtatásba integrált présöntvény{1}}betétje több mint 50 000 ciklust bír ki, 22J ütéseket is kibír, és 100%-os termékkihozatali rátával rendelkezik. Egy világszerte működő autógyártó cég használta ezt a formát akkumulátorcsomagok gyártásához. 75%-kal csökkentette az egyes egységek költségét, és 11 hónapról 2 hónapra csökkentette a szállítási időt.
Aerospace: Formák rakétahajtóművekhez a Relativity Space számára
A Relativity Space 3D nyomtatott rézötvözet fúvókaformákat készít EOS M400 berendezéssel. Ezek az öntőformák a zöld lézertechnológia használatával orvosolják a rézötvözetek túlságosan tükröződő problémáját. Az élettartam megfelel a SpaceX Starship projektjének heti egy egység követelményének, és minden kilövés költsége 30%-kal csökken.
A Xiaomi Technology precíziós formaoptimalizálása a fogyasztói elektronikához
A Xiaomi Technology és a Yisu Laser együtt dolgozik azon, hogy ESU-H13 anyagból fröccsöntő-formákat készítsenek mobiltelefon-keretekhez. A forma 120 000-szer tovább bírja, mint a hagyományos módszerek, mert az AI rendszer optimalizálja a hűtővíz csatorna szerkezetét. Ez lehetővé teszi, hogy a Xiaomi évente több mint 50 millió darabot szállítson a 14-es sorozatból.
5. Trendek és problémák az iparban
Technology Fusion Trend AI{0}}D nyomtatás: A Siemens NX szoftver mesterséges intelligencia algoritmusokat használ a legjobb hűtővízcsatorna-elrendezés létrehozásához. Ez a tervezési ciklust 72 óráról 8 órára csökkenti.
Adalékanyag és adalékanyag kompozit: A DMG MORI LASERTEC 65 3D hibrid berendezése a „nyomtatást” és a „marást” ötvözi Ra 0,8 μm-nél kisebb vagy azzal egyenlő felületi érdesség mellett.
Szűk keresztmetszetek a nagyszabású-használathoz
Anyagköltség: A 316 literes rozsdamentes acélpor még mindig 500 dollárba kerül kilogrammonként, ami 5-8-szor több, mint más kovácsolt anyagoké.
Szabványhiány: Az ISO/ASTM 52900 szabvány a szerszámalkalmazásoknak csak 30%-ára vonatkozik, és a bonyolult szerkezetű formák vizsgálati követelményeit azonnal frissíteni kell.
Tehetségbeli szakadék: A globális formaiparnak további 120 000 3D-nyomtató mérnökre van szüksége, és 3-5 évbe telik az új kompozit tehetségek képzése.