Могат ли да се използват различни метални печатни материали за ремонт на матрици?

1. Адаптиране на производителността на материала: от поправка на едно нещо до подобряване на функцията му
Основните неща, които трябва да се направят, за да се поправи матрицата, са да се направи отново геометрично правилна, да се направи по-устойчива на износване, корозия и термична умора. Различни метални печатни материали могат да бъдат персонализирани за различни ремонтни функции чрез промяна на техния състав и подобряване на процеса на печат.
Серия от неръждаема стомана: достъпна опция за всички ремонти
Неръждаемата стомана 316L е един от най-популярните материали за ремонт на мухъл, тъй като е здрава и устойчива на ръжда. Има голям прозорец за печат, може лесно да реагира на лазерна енергия и тъканта, която отпечатва, е дебела. Работи добре за фиксиране на форми, които трябва да бъдат много чисти, включително тези, използвани за опаковане на храна и направата на черупки за домакински уреди. Например, компания, която произвежда домакински уреди, използва 3D печат от неръждаема стомана 316L, за да фиксира разделителната повърхност на шприцформите. Ремонтният слой и субстратът имат металургична якост на свързване от 450 MPa, а устойчивостта на корозия на хлоридните йони е три пъти по-добра от тази на стандартното галванично покритие. Времето, необходимо за коригиране на нещата, беше намалено от 7 дни на 48 часа.
17-4PH мартензитна преципитационно закалена стомана е обработена, за да състари, което води до утаяване на укрепващите фази. Той има твърдост HRC45-55 и е добър за ремонт на ръбове на матрици за щамповане с голямо натоварване. Това вещество е използвано от определен производител на автомобилни части за фиксиране на прогресивни изпъкнали форми, което ги прави 200 000 пъти по-дълготрайни и намалява разходите за фиксиране на едно парче с 60%.
Серия Tool Steel: Голяма стъпка напред в производителността в горещи среди
Тъй като може да издържи на термична умора и да се втвърди, H13 стомана за гореща обработка често се използва за фиксиране на-форми за леене под налягане. При традиционния ремонт стоманата H13 изисква да се контролира размерът на нейните зърна чрез коване и термична обработка. При 3D печата, от друга страна, технологията за насочено енергийно отлагане (DED) може директно да генерира малки зърнести структури (ASTM степен 8-10). 3D печатът от стомана H13 беше използван за фиксиране на сърцевината на матрица за леене под налягане за цилиндров блок на двигателя. Термичната умора на ремонтния слой беше 12 000 пъти по-дълга от тази на обикновеното заваряване. Не се нуждае от допълнителна топлинна обработка, което съкращава наполовина времето за доставка.
Инструменталната стомана D2 има високо съдържание на въглерод и хром (C 1,5%, Cr 12%) и твърдост по Рокуел HRC60 или повече. Добър е за фиксиране на режещия ръб на матрици за студено щамповане. Един производител на електронни конектори използва 3D печат от D2 стомана, за да фиксира прецизни матрици за щамповане. След ремонта височината на борда намаля от 0,05 mm на 0,01 mm, а степента на сертифициране на продукта се повиши от 92% на 98%.
Високо{0}}серия от сплави за висока температура: гаранция за ефективност дори при най-лошите работни обстоятелства
Високотемпературните-базирани на никел сплави, като Inconel 718, остават здрави при 650 градуса и могат да се използват за фиксиране на форми за лопатки на самолетни двигатели и високотемпературно коване. Inconel 718 има вероятност да се провали по време на традиционните ремонти поради термично напукване. Въпреки това, 3D отпечатването може да спре образуването на колонни кристали и да поддържа степента на напукване под 0,1% чрез промяна на тактиката на сканиране (като завъртане на междинния слой от 67 градуса) и енергийната плътност (80-100J/mm³). Авиационен производител използва Inconel 718 за фиксиране на форми за коване на турбинни дискове. След 620 градуса /10 000 термични цикъла ремонтният слой не се напука и експлоатационният живот на формата беше удължен до три пъти по-голям от този на оригиналната форма.
Серия от медни сплави: индивидуална опция за бързо премахване на топлината
Медните сплави, като CuCrZr, са чудесни за фиксиране на системи за охлаждане на матрици, тъй като могат да провеждат топлина много добре с топлопроводимост от 200–300 W/(m · K). Поради структурни ограничения е вероятно каналът за охлаждаща вода при традиционните процеси на сондиране да се охлажда неравномерно. С 3D печат можете веднага да направите конформен охлаждащ канал. Форма за автомобилна броня беше фиксирана с 3D печат от сплав CuCrZr. Това направи веригата на охлаждащата вода да работи с 40% по-добре, намали времето, необходимо за направата на едно парче от 18 секунди на 12 секунди, и намали потреблението на енергия с 22%.
2. Адаптивност на процеса: от единична поправка до комбинирано производство
Основното предимство на металните 3D печатни ремонтни форми е, че те са достатъчно гъвкави, за да позволят прецизен контрол на изпълнението на ремонта чрез съвместно проектиране на материали, техники и структури.
Лазерно селективно топене (SLM): Стандартна технология за поправка с висока точност
Технологията SLM използва лазерни петна с ширина от 25 до 50 μm, за да коригира неща с много малки дефекти, включително прецизни форми. При ремонт на форма за опаковане на полупроводници, SLM технологията беше използвана за отпечатване на ремонтен слой от 17-4PH стомана с дебелина 0,05 mm с точност на размерите от ± 0,02 mm и грапавост на повърхността Ra По-малка или равна на 0,8 μm. След като бъде фиксирана, матрицата може да влезе направо в производство, без да е необходимо да се полира отново.
Топене с електронен лъч (EBM): Нов начин за бързо и лесно фиксиране на високо{0}}температурни сплави
Техниката EBM използва електронни лъчи като източник на топлина за бързо създаване на прототипи на материали като мед и титан, които отразяват добре светлината във вакуум. За фиксиране на матрица за горивна камера на ракетен двигател беше използвана технологията EBM за отпечатване на охлаждащи канали от сплав CuCrZr. Това беше направено със скорост от 200 cm³/h, което е пет пъти по-бързо от технологията SLM. Ремонтният слой имаше плътност 99,9% и топлопроводимост, подобна на тази на изковките.
Насочено отлагане на енергия (DED): Бързо решение за големи форми
Технологията DED позволява бърз ремонт на големи форми чрез едновременно подаване на прах. Работи добре за фиксиране на огромно оборудване като-форми за леене под налягане и форми за коване. Технологията DED беше използвана за отпечатване на ремонтен слой от стомана H13 върху площ от 0,5 m² върху ковашка форма за лагер на вятърна турбина. Времето, необходимо за отстраняване на проблема, беше съкратено от 15 дни на 72 часа, а якостта на връзката между ремонтния слой и субстрата достигна 500MPa, което е необходимото за настройките за коване под високо-налягане.
3. Използване в бизнеса: От поправяне на нещата в района до управление на целия жизнен цикъл
Технологията за ремонт на метален 3D печат еволюира от ремонт на единична матрица до управление на жизнения цикъл на матрицата, създавайки система от затворен -цикличен цикъл на „превантивна поправка, функционално надграждане, повторно производство“:
Превантивен ремонт: поддръжка, която се основава на данни и се извършва преди време
Ремонтът на 3D печат може да се извърши предварително чрез поставяне на сензори във формата, за да се следят неща като температура и напрежение в реално време, и използване на цифрова двойна технология, за да се познае къде матрицата ще се провали. Определена компания, която произвежда автомобилни части, постави температурни сензори в-форми за леене под налягане. Когато температурата в сърцевината надхвърли критичното ниво, процедурата за ремонт на 3D отпечатване на CuCrZr сплав се стартира сама. Това кара формата да издържи 500 000 пъти по-дълго, отколкото би било иначе.
Функционално надграждане: Мислете за ремонта като начин да направите нещата по-добри
По време на процеса на ремонт ние използваме нови структури като конформно охлаждане и лека решетка, за да направим матрицата да работи по-добре. При ремонта на шприцформа за капак на мобилен телефон беше използвано 3D принтиране за добавяне на охлаждащи канали, които бяха оптимизирани за топология към сърцевината на формата. Това намали изкривяването на изкривяването на продукта от 0,8 mm на 0,2 mm. Решетъчната структура също беше използвана за намаляване на теглото на матрицата с 30% и нейното използване на енергия с 15%.
Повторно производство: Струва си да се възстанови в една кръгова икономика
Използването на технология за 3D печат за преработка на счупени форми може да намали разходите за ремонт до 40% от цената на новите форми. В процеса на повторно производство на матрица за лопатка на авиационен двигател, износената кухина беше фиксирана с 3D печат от сплав Inconel 718. След като беше фиксирана, формата работеше 90% както и нова, а времето, необходимо за поправката й, премина от 3 месеца до 3 седмици, което спести много пари за производство.