Mogu li se različiti metalni tiskarski materijali koristiti za popravak kalupa?

1. Prilagodba učinka materijala: od popravka jedne stvari do poboljšanja njezine funkcije
Glavne stvari koje je potrebno učiniti kako bi se kalup popravio jest ponovno ga učiniti geometrijski ispravnim, učiniti ga otpornijim na trošenje i habanje, koroziju i toplinski vijek trajanja. Različiti metalni materijali za ispis mogu se prilagoditi za različite funkcije popravka promjenom njihovog sastava i poboljšanjem procesa ispisa.
Serija od nehrđajućeg čelika: pristupačna opcija za sve popravke
Nehrđajući čelik 316L jedan je od najpopularnijih materijala za popravak kalupa jer je robustan i otporan na hrđu. Ima veliki prozor za ispis, lako reagira na lasersku energiju, a tkivo koje ispisuje je debelo. Dobro funkcionira za učvršćivanje kalupa koji moraju biti vrlo čisti, uključujući one koji se koriste za pakiranje hrane i izradu školjki za kućanske aparate. Na primjer, tvrtka koja proizvodi kućanske aparate upotrijebila je 3D ispis od nehrđajućeg čelika 316L kako bi popravila odvajajuću površinu kalupa za ubrizgavanje. Sloj za popravak i supstrat imali su metaluršku čvrstoću veze od 450 MPa, a otpornost na koroziju kloridnih iona bila je tri puta bolja od one kod standardne galvanizacije. Vrijeme potrebno za popravljanje stvari skraćeno je sa 7 dana na 48 sati.
17-4PH čelik za martenzitno precipitacijsko otvrdnjavanje tretiran je da bi postao stari, što uzrokuje taloženje faza ojačanja. Ima tvrdoću od HRC45-55 i dobar je za popravak rubova visokoopterećenih matrica za utiskivanje. Ovu je tvar upotrijebio određeni proizvođač autodijelova za popravljanje progresivnih konveksnih kalupa, zbog čega su trajali 200.000 puta dulje i smanjili troškove popravljanja jednog komada za 60%.
Serija alatnog čelika: veliki korak naprijed u performansama u vrućim okruženjima
Budući da može izdržati toplinski zamor i stvrdnuti, H13 čelik za kalupe za vruću obradu često se koristi za pričvršćivanje-kalupa za tlačno lijevanje. U tradicionalnom popravku, čelik H13 zahtijeva kontrolu veličine zrna kovanjem i toplinskom obradom. U 3D ispisu, s druge strane, tehnologija usmjerenog taloženja energije (DED) može izravno generirati male zrnate strukture (ASTM stupnjevi 8-10). 3D ispis čelika H13 korišten je za fiksiranje jezgre kalupa za tlačno lijevanje za blok cilindra motora. Vijek trajanja toplinskog zamora sloja za popravak bio je 12 000 puta dulji nego kod običnog zavarivanja. Nije potrebna nikakva daljnja toplinska obrada, što upola skraćuje vrijeme isporuke.
D2 alatni čelik ima visok sadržaj ugljika i kroma (C 1,5%, Cr 12%) i Rockwell tvrdoću od HRC60 ili više. Dobar je za fiksiranje reznog ruba kalupa za hladno utiskivanje. Jedan proizvođač elektroničkih konektora upotrijebio je 3D ispis od D2 čelika za popravljanje preciznih matrica za utiskivanje. Nakon popravka, visina srha se smanjila s 0,05 mm na 0,01 mm, a stopa certificiranja proizvoda porasla je s 92% na 98%.
Serija-legura za visoke temperature: jamstvo performansi čak i u najgorim radnim okolnostima
Visokotemperaturne-legure na bazi nikla, kao što je Inconel 718, ostaju čvrste na 650 stupnjeva i mogu se koristiti za fiksiranje kalupa za lopatice motora zrakoplova i kovanje na visokim-temperaturama. Inconel 718 vjerojatno neće uspjeti tijekom tradicionalnih popravaka zbog toplinskog pucanja. Međutim, 3D ispis može zaustaviti stvaranje stupčastih kristala i zadržati stopu pukotina ispod 0,1% promjenom taktike skeniranja (takva rotacija međusloja od 67 stupnjeva) i gustoće energije (80-100J/mm³). Proizvođač zrakoplova koristio je Inconel 718 za fiksiranje kalupa za kovanje turbinskih diskova. Nakon 620 stupnjeva /10000 toplinskih ciklusa, sloj za popravak nije puknuo, a životni vijek kalupa produljen je tri puta u odnosu na izvorni kalup.
Serija bakrene legure: prilagođena opcija za brzo uklanjanje topline
Bakrene legure, poput CuCrZr, odlične su za pričvršćivanje sustava za hlađenje kalupa jer mogu vrlo dobro provoditi toplinu, s toplinskom vodljivošću od 200–300 W/(m · K). Zbog strukturnih ograničenja, kanal za rashladnu vodu u tradicionalnim postupcima bušenja vjerojatno će se neravnomjerno hladiti. S 3D printanjem možete odmah napraviti konforman rashladni kanal. Kalup za branik automobila fiksiran je 3D ispisom legure CuCrZr. To je učinilo da krug rashladne vode radi 40% bolje, skratilo je vrijeme potrebno za izradu jednog komada s 18 sekundi na 12 sekundi i smanjilo potrošnju energije za 22%.
2. Prilagodljivost procesa: od pojedinačnog popravka do kompozitne proizvodnje
Glavna prednost metalnih 3D ispisnih kalupa za popravak je ta što su dovoljno fleksibilni da omoguće preciznu kontrolu izvedbe popravka kroz zajednički dizajn materijala, tehnika i struktura.
Lasersko selektivno taljenje (SLM): standardna tehnologija za popravak s visokom preciznošću
SLM tehnologija koristi laserske točke širine od 25 do 50 μm za popravljanje stvari s vrlo malim nedostacima, uključujući precizne kalupe. Prilikom popravka kalupa za pakiranje poluvodiča, korištena je SLM tehnologija za ispis sloja popravka čelika 17-4PH debljine 0,05 mm s preciznošću dimenzija od ± 0,02 mm i površinskom hrapavošću Ra manjom ili jednakom 0,8 μm. Nakon što se popravi, kalup može ići ravno u proizvodnju bez potrebe za ponovnim poliranjem.
Taljenje snopom elektrona (EBM): novi način brzog i jednostavnog fiksiranja visoko{0}}temperaturnih legura
EBM tehnika koristi elektronske zrake kao izvor topline za brzu izradu prototipova materijala poput bakra i titana koji dobro reflektiraju svjetlost u vakuumu. Za fiksiranje kalupa za komoru za izgaranje raketnog motora korištena je EBM tehnologija za ispis rashladnih kanala od legure CuCrZr. To je učinjeno brzinom od 200 cm³/h, što je pet puta brže od SLM tehnologije. Reparaturni sloj imao je gustoću od 99,9 % i toplinsku vodljivost sličnu onoj kod otkovaka.
Usmjereno taloženje energije (DED): brzo rješenje za velike kalupe
DED tehnologija omogućuje brze popravke velikih kalupa istovremenim ubacivanjem praha. Dobro funkcionira za fiksiranje ogromne opreme poput-kalupa za lijevanje pod pritiskom i kalupa za kovanje. DED tehnologija korištena je za ispis sloja za popravak čelika H13 preko površine od 0,5 m² na kalupu za kovanje ležaja vjetroturbine. Vrijeme potrebno za rješavanje problema smanjeno je s 15 dana na 72 sata, a čvrstoća veze između sloja za popravak i podloge dosegla je 500 MPa, što je potrebno za postavke kovanja pod visokim-tlakom.
3. Korištenje u poslovanju: Od popravljanja stvari u području do upravljanja cijelim životnim ciklusom
Tehnologija popravka metalnog 3D ispisa razvila se od popravka jednog kalupa do upravljanja životnim ciklusom kalupa, stvarajući zatvoren-sustav petlje "preventivnog popravka funkcionalne nadogradnje ponovne proizvodnje":
Preventivni popravak: održavanje koje se temelji na podacima i obavlja se prije vremena
Popravak 3D ispisa može se obaviti prije vremena postavljanjem senzora u kalup kako bi se pratile stvari poput temperature i stresa u stvarnom vremenu te korištenjem digitalne tehnologije blizanaca da bi se pogodilo gdje će kalup otkazati. Određena tvrtka koja proizvodi automobilske dijelove stavila je temperaturne senzore u -kalupe za tlačno lijevanje. Kada temperatura jezgre prijeđe kritičnu razinu, postupak popravka 3D ispisa legure CuCrZr pokreće se sam od sebe. Zbog toga kalup traje 500.000 puta dulje nego što bi inače.
Funkcionalna nadogradnja: Razmišljajte o popravku kao načinu da poboljšate stvari
Tijekom procesa popravka koristimo nove strukture kao što su konformno hlađenje i lagana rešetka kako bi kalup bolje radio. U popravku kalupa za injekcijsko ubrizgavanje za poklopac mobilnog telefona, 3D ispis je korišten za dodavanje kanala za hlađenje koji su optimizirani za topologiju na jezgru kalupa. Ovo je smanjilo iskrivljenje proizvoda s 0,8 mm na 0,2 mm. Rešetkasta struktura također je korištena kako bi se smanjila težina kalupa za 30% i njegova iskorištenost energije za 15%.
Ponovna proizvodnja: vrijedno ponovne izgradnje u kružnom gospodarstvu
Korištenje tehnologije 3D ispisa za preradu slomljenih kalupa može smanjiti troškove popravaka na 40% troškova novih kalupa. U procesu prerade kalupa za lopaticu motora zrakoplova, istrošena šupljina fiksirana je 3D printanjem legure Inconel 718. Nakon popravljanja, kalup je radio 90% kao i novi, a vrijeme potrebno za popravak iznosilo je od 3 mjeseca do 3 tjedna, što je uštedjelo mnogo novca na proizvodnji.