Koji je osnovni princip metalnog 3D ispisa u proizvodnji plijesni?

1. Tehnički princip: Promjena digitalnih modela u metalne objekte
Glavna ideja koja stoji iza metalnog 3D ispisa je "digitalno vođena slojevitim topljenjem i slaganjem". Glavni procesi u procesu uključuju obradu modela, širenje praha, taljenje energije i povezivanje međusloja. Na primjer, popularna tehnologija laserskog selektivnog topljenja (SLM):
Razdvajanje 3D modela i dizajniranje staza
Nakon korištenja CAD softvera za izradu 3D modela kalupa, potrebno ga je prenijeti u softver za rezanje za obradu slojeva kako bi se napravili 2D poprečni - podaci o presjeku koji su debljine 20 do 50 mikrona. Algoritam planiranja rute koristi poprečni profil presjeka - za izradu staza laserskih skeniranja i prilagođavanje brzine preklapanja bazena taline kako bi se izbjeglo nakupljanje napona između slojeva. Na primjer, tijekom izrade kalupa za ubrizgavanje konformnim kanalima za hlađenje, algoritam bi pažljivo upravljao redoslijedom u kojem se skenira spiralni kanal kako bi se osiguralo da rashladno sredstvo prođe glatko.
Taljenje kreveta u prahu i nakupljanje slojeva
Uređaj stavlja premaz metalnog praha (poput legure od titana, aluminijske legure ili čelika za plijesni) unutar komore za kalupe. Laserski snop zatim rastopi prah duž postavljene staze kako bi se napravio bazen rastopljenog metala. Nakon što se bazen taline hladi i brzo očvrsne, formiranje platforme se spušta za debljinu jednog sloja. Ciklus distribucije praha, topljenja i učvršćivanja nastavlja se sve dok se ne napravi metalni kalup s gustoćom od 99,9%. Ova metoda ne trebaju kalupe ili čvora, a može izravno napraviti komplicirane unutarnje strukture šupljine, poput die - kalupa za lijevanje s rebrima za jačanje saća.
Suradnja kontrola u području multi - fizike
Tijekom postupka ispisa, karakteristike koje uključuju temperaturu bazena taline, količinu kisika u zraku i protočnost praha moraju se pratiti u stvarnom vremenu. Na primjer, zatvoreni sustav Yunyao Shenwei - petlja koristi infracrveni toplinski snimak za snimanje oblika rastaljenog bazena, dinamički mijenja lasersku snagu (200–1000W) i brzinu skeniranja (500–2000 mm/s) i sprečava da se ratovanje inducira termičkim stresom. Neke tvrtke koriste zelenu lasersku tehnologiju kako bi poboljšale učinkovitost spajanja energije i popravili djelomične nedostatke fuzije u materijalima koji odražavaju puno svjetla, poput bakra.
2. Tehnološki rub: Rješavanje tri najveća problema s tradicionalnim izradom kalupa
Promjenom načina izrade stvari, metalni 3D ispis dodaje tri nove vrijednosti industriji kalupa:
Ogromno poboljšanje slobode dizajna
"Linearna obrada" priroda bušenja, glodanja i drugih postupaka otežava izradu kalupa na tradicionalan način. Kanali za hlađenje često se izrađuju kao ravne linije ili jednostavne poliline. To znači da se dijelovi oblikovanih ubrizgavanjem ne hlade ravnomjerno (temperaturna diferencijal može biti veća od 30 stupnjeva) . 3 D ispis može napraviti konformne kanale za hlađenje koji se mogu dizajnirati poput spiralnih, dendritičnih ili biomimetičkih lisnih vena kako bi odgovarali geometriji komore za plijesni. Audi je upotrijebio ovu tehniku ​​kako bi matrica bila - bacanje kalupa hladnim 40% brže, skraćivanje ciklusa oblikovanja ubrizgavanja za 35% i snižavanje stope otpada sa 8% na 1,2%.
Dvostruko brže i dvostruko jeftinije za napraviti
Na primjer, kalup za ubrizgavanje automobila za ubrizgavanje odbojnika: potrebno je 6 tjedana da se tradicionalna obrada CNC -a napravi elektroda, napravi električnu obradu pražnjenja i druge korake. Potrebno je samo 72 sata za 3D ispis, a stopa iskorištavanja materijala porasla je sa 25% na 95%. Za male serijske kalupe, takvi slučajevi za medicinsku opremu, 3D ispis košta 60% manje po komadu od tradicionalnih metoda. To ga čini idealnim za faze validacije prototipa i pokusne proizvodnje.
Optimiziranje performansi materijala i struktura
Brzo očvršćivanje 3D ispisa (brzina hlađenja do 10 ^ 6 stupnjeva može stvoriti finu strukturu zrna koja plijesan čini mnogo težim i otpornijim za nošenje. Na primjer, čelik od kalupa H13 napravljen od SLM tehnologije ima toplinski zamor koji je 2,3 puta duži od onog u kovanim dijelovima. To ga čini dobrim za situacije lijevanja - s velikim opterećenjima. Također, tehnika ispisa gradijenskog materijala može staviti visoko {- tvrdoća (takav WC CO) na površini kalupa, a jezgra je držana tvrdim, što znači "jedan materijal za višestruke upotrebe".
3. Česti slučajevi upotrebe uključuju konformno hlađenje i funkcionalnu integraciju.
Metalni 3D ispis napravio je veliki utjecaj na mnoga područja izrade plijesni, stvarajući jedinstvena rješenja:
Kalup za ubrizgavanje: Velika upotreba konformnog vodenog kanala za hlađenje
U velikim kalupima školjki za kućne uređaje, 3D - Tiskani plijeni mogu smanjiti vrijeme hlađenja sa 45 sekundi na 28 sekundi i riješiti se nedostataka zavara. Tvrtka je proizvela biomimetički kanal za kalupe za klimatizacijske ploče koji ima površinsku ravantu od 0,02 mm, što je iste razine kao i ogledalo.
Kalup za lijevanje: dizajn s kompliciranom komorom i laganom težinom
Da biste napravili komplicirane unutarnje šupljine pomoću tradicionalnih kalupa za lijevanje -, morate sastaviti nekoliko odjeljaka. Pomoću 3D ispisa možete izrađivati ​​plijesni s rupama koje prelaze jedni drugima i tanke - zidne rebra odjednom. Na primjer, novi okvir za bateriju energetskog vozila - kalup za lijevanje koristi dizajn topologije optimizacije za smanjenje težine za 42%. Život kalupa također je produžen sa 50 000 puta na 120 000 puta s 3D ispisanim kanalima.
Kalup gumene gume: izrada blokova uzorka s izvrsnom točnošću
U prošlosti je bilo teško napraviti uzorke guma s mikrometrom - točnosti, poput kanala za odvodnju kišnih guma koji je bio širok samo 1,5 mm. Koristeći visoku - preciznu lasersku kontrolu, 3D ispis može izravno napraviti kalupe za blok uzoraka, što izbjegava deformaciju uzorka koja se može dogoditi s električnom obradom pražnjenja. Preciznost ponovljenog uzorka preciznosti kalupa za trkačke gume F1 koju je napravila određena tvrtka je ± 0,01 mm, što je ono što Međunarodna automobilska federacija zahtijeva.
4. industrijski trendovi: od proboja tehnologije do promjena u okolišu
Metalni 3D ispis mijenja se u industriji kalupa iz "Supstitucije jednostrukih točaka" u "sistemsku inovaciju":
Veliki korak naprijed u multi - tehnologiji materijala
Trenutno je tiskanje kompozitnih materijala poput bakrenog aluminija i čelične keramike još uvijek problem u poslu. Međutim, nove tehnologije poput Green Laser i Multi Beam suradnje učinile su neke materijale kompatibilne s jednim drugim. Na primjer, tvrtka je osmislila bakrenu bimetalnu tehniku ​​ispisa koja koristi metalurško vezivanje sučelja kako bi pronašla kompromis između toplinske vodljivosti i snage. Ovaj je pristup dobar za kalupe za tekućine - ohlađene radijatore.
Način aditivne kompozitne proizvodnje
Hibridna metoda proizvodnje koja kombinira CNC preciznu obradu već je česta. Na primjer, konformni vodeni put izrađen je prvo pomoću 3D ispisa, a zatim se šupljina poboljšava pomoću pet - osi obrade osi. To koristi prednosti dizajna 3D ispisa i osigurava da je kvaliteta površine kalupa dobra (RA manja od ili jednaka 0,8 µm).
Izgradnja inteligentnog i ujednačenog sustava
Tvrtke u SAD -u rade na stvaranju standarda za metalne kalupe za 3D ispis. Ti standardi uključuju kvalitete praha (sferičnost veća ili jednaka 90%, sadržaj kisika <0,05%), mogućnost pronalaska oštećenja (poroznost skeniranja CT manja od ili jednake 0,5%) i kriteriji za post - odlaganje hardske tretmana ± 1HRC). AI algoritmi istovremeno su korišteni i za poboljšanje staza ispisa. Kroz strojnu inteligenciju, jedna je platforma učinila potporne strukture 30% lakši i tiskajući 25% učinkovitije.