Koja je mogućnost primjene alatnog čelika u 3D ispisu metalnih kalupa?

一, Veliki korak naprijed u tehnologiji: od "implementacije funkcija" do "skoka performansi"
1. Sposobnost izrade kompliciranih struktura
Izrada kalupa na stari-način koristi metode kao što su CNC obrada i obrada električnim pražnjenjem (EDM), što otežava izradu kompliciranih oblika poput konformnih kanala za rashladnu vodu i unutarnjih rebara za pojačanje. Taljenjem metalnog praha sloj po sloj, LPBF tehnologija može izravno ispisati integrirane komplicirane strukture. Na primjer, prilikom izrade kalupa za kućište hibridnog mjenjača, Toyota je koristila Fraunhofer ILT veliku LPBF opremu i novi alatni čelik L-40 za izradu kalupnih umetaka sa spiralno oblikovanim kanalima vode za hlađenje. Ova struktura čini temperaturu kalupa ravnomjernijom za 40%, čini ga bržim hlađenjem za 30%, smanjuje skupljanje proizvoda za 67%, a podiže stopu iskorištenja na 98%.
2. Poboljšanje rada materijala
Prilikom 3D ispisa alatnog čelika morate riješiti probleme poput pucanja i zaostale napetosti. Kroz tehnologiju kratkog laserskog pulsa, Tehnološko sveučilište AGH u Poljskoj prepolovilo je gustoću pukotina H11 čelika za vruće alate. Također su kontrolirali sadržaj zaostalog austenita kako bi zadržali raspon fluktuacije tvrdoće na ± 5HV. Desktop Metal također je stvorio tehnologiju Single Shot Jet (SPJ), koja brzo izrađuje prototipove D2 alatnog čelika raspršivanjem mješavine metalnog praha i veziva pri velikim brzinama. Ispisuje 100 puta brže od običnog LPBF-a, a gustoća materijala je 99,5%, što ga čini otpornijim na trošenje od uobičajenih kovanih dijelova.
3. Mješavina različitih načina izrade stvari
3D ispis alatnog čelika obično se radi zajedno s drugim tehnikama kao što su CNC obrada i sačmarenje kako bi se napravio jedan proces koji se naziva "aditivno oduzimanje". Tvrtka Yisu, na primjer, koristi LPBF za ispis osnovnih funkcionalnih dijelova kalupa, uključujući konformne umetke za hlađenje. Ti se dijelovi naknadno CNC precizno obrađuju do površinske hrapavosti Ra<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, Potražnja u industriji: od "visoke-prilagodbe" do "razmjerne primjene"
1. Automobilska industrija: Lagan i fokusiran na obavljanje stvari
Trošak izrade kalupa za automobil iznosi 30% do 40% cjelokupnog troška razvoja automobila, a proces može trajati od 6 do 12 mjeseci. 3D ispis alatnog čelika može znatno skratiti ovaj ciklus. Na primjer, B&J Specialty koristi LPBF tehnologiju za izradu kalupnih umetaka za automobilske cjevovode. Ovo skraćuje vrijeme ciklusa hlađenja s 1 minute na 40 sekundi, povećava učinkovitost proizvodnje za 30%, a produljuje vijek trajanja kalupa za 25%. Kako raste potreba za laganim novim energetskim vozilima, tako će rasti i upotreba 3D ispisa alatnog čelika u kalupima kao što su nosači baterija i kućišta motora.
2. Medicinsko područje: specifični i individualizirani zahtjevi
Medicinski kalupi moraju zadovoljiti vrlo zahtjevne standarde, kao što su biokompatibilni i vrlo precizni. Kroz dizajn optimizacije topologije, 3D ispis alatnog čelika može izraditi kalupe koji su lagani i korisni. Na primjer, stomatološka tvrtka izrađuje nevidljive kalupe za ortodontske uređaje pomoću μ-LPBF tehnologije, koja ima preciznost ispisa od 2-5 μm. Konzistentnost distribucije ortodontske sile je poboljšana za 40% s konformnim dizajnom hlađenja, a stopa prilagodbe pacijenta ide od 85% do 98%. Štoviše, 3D ispis pomoću alatnog čelika također se može koristiti za izradu predmeta visoke-vrijednosti kao što su kirurške vodilice i kalupi za implantate.
3. Potrošačka elektronika: brza iteracija i izrada malih serija
Potrošačka elektronika ima kratak vijek trajanja, a ažuriranje kalupa često se događa. S 3D ispisom od alatnog čelika možete brzo proći kroz proces "probe ispisa dizajna". Na primjer, određena tvornica kalupa za proizvode 3C proizvodi kalupe za okvire mobilnih telefona s LPBF-om. To strukturu čini prozračnom s otvorom od 0,04 mm u ispušnom području, snižava tlak ubrizgavanja za 30% i produljuje vijek trajanja kalupa za 40%. Ova tehnika pomaže tvrtkama da se brzo prilagode promjenama na tržištu i smanje opasnosti od prevelikih zaliha.
3, Inovacija materijala: od "jednostruke izvedbe" do "više-funkcionalne integracije"
1. Izrada novog alatnog čelika
Prodavači materijala izrađuju određeni prah alatnog čelika zbog načina na koji funkcionira 3D ispis. Na primjer, alatni čelik L-40 na kojem su Fraunhofer ILT i Toyota zajedno radili postiže dobar kompromis između visoke tvrdoće (HRC 52–55) i dobre žilavosti podešavanjem količine legirajućih elemenata kao što su Cr, Mo i V. Ovaj materijal može ostati 80% čvrst čak i na vrlo visokim temperaturama od 600 stupnjeva, što ga čini dobrim za vrlo teške poslove kao što su kalupi za lijevanje pod visokim pritiskom.
2. Struktura izrađena od više od jednog materijala
3D ispis alatnim čelikom mijenja se od korištenja samo jednog materijala do korištenja više od jednog. Na primjer, kada tvrtka tiska kalupe pomoću LPBF-a, na površinu šupljine kalupa stavlja sloj bakrene legure kako bi se brzo ohladio jer bakar ima visoku toplinsku vodljivost. Alatni čelik koristi se u glavnom tijelu kako bi se osigurala njegova čvrstoća. Ova kompozitna struktura čini da kalup traje 60% dulje i uklanja potrebu za daljnjim radovima na umetanju.
3. Korištenje pametnih materijala
Nadgledanje-u stvarnom vremenu i prilagodljiva kontrola kalupa mogući su kada se senzori koriste s 3D ispisom alatnog čelika. Na primjer, medicinska tvrtka stavila je temperaturne senzore u LPBF-ispisane kalupe i upotrijebila AI algoritme za promjenu parametara ubrizgavanja u stvarnom vremenu. To je učinilo proizvode 50% postojanijima. U budućnosti, 3D ispisani kalupi od alatnog čelika moći će se sami-podešavati i-popravljati zahvaljujući pametnim materijalima kao što su legure s pamćenjem oblika i samo{10}}materijali.