Как да постигнем сложни калъпи за охлаждащи канали чрез метален 3D печат?

一, Ограничения на типичните охлаждащи канали: двойни граници на ефективност и качество
Технологията за кръстосано пробиване се използва за направата на класически канали за охлаждане на формата, а критериите за проектиране са ограничени от това колко права е траекторията на обработка. Например, разделителната повърхност на формата на автомобилната броня трябва да бъде пробита, за да се осигури място за веригата на охлаждащата вода. Трудно е обаче да се запази същото разстояние между водната верига и повърхността на кухината на формата, което води до големи разлики в ефективността на охлаждане. Според данни от индустрията типичните форми се охлаждат само 30% до 50% от времето, което трябва, а охлаждането може да отнеме до 70% от времето, необходимо за направата на матрицата. Около 40% от процента на скрап за продукта се дължи директно на неравномерно охлаждане.
Освен това производството на сложни форми включва обработка на блокове и снаждане, което не само прави по-вероятно да се допуснат грешки по време на сглобяването, но също така съкращава живота на матрицата. Например една форма за автомобилна част трябваше да се поправя много, защото веригата на охлаждащата вода непрекъснато се блокира. Това струва повече от 2 милиона юана годишно за поддръжка. Тези проблеми показват как конвенционалната изработка не винаги е най-добрият начин за изработване на висококачествени-форми.
2, Голяма стъпка напред в технологията за 3D печат на метал: 3D печатът на метал прави възможно „свободен дизайн“ и „интегрирано формоване“ на охлаждащи канали чрез използване на методи като селективно лазерно топене (SLM) и топене с електронен лъч (EBM). Следните три неща показват основните му предимства:
1. Геометрични степени на свобода: неправилна река, която пасва на кухината на формата
Конформният дизайн на охлаждащия канал заобикаля геометричните граници на стандартното пробиване и може да промени водния поток, за да пасне на кривината на повърхността на кухината на формата. Например конформните охлаждащи вложки на Zhongrui Technology за матрици за домакински уреди използват симулационен софтуер, за да поддържат разстоянието между пътя на охлаждащата вода и повърхността на кухината на формата в рамките на 2 mm. Това намалява цикъла на леене под налягане с 35% и степента на деформация на продукта с 60%. Чрез 3D печат Diamond Tool Company в Съединените щати промени диаметъра на канала за охлаждаща вода от 11,11 mm на 8 mm, като същевременно запази напречното-площ на сечението същото. Това прави дебита на охлаждащата течност и ефективността на топлообмена еднакви.
2. Оптимизация на топологията: олекотяване на нещата и комбиниране на функции
Металният 3D печат може да направи леки дизайни като решетъчни структури, които използват по-малко материал, но въпреки това са здрави. Например, кухият решетъчен охлаждащ канал на Platinum за формите за лопатки на авиационни двигатели намалява теглото с 40% и подобрява ефективността на охлаждане до 2,3 пъти по-висока от стандартните конструкции. Освен това 3D печатът може да прави части като горещи дюзи и изолиращи мезони наведнъж, което намалява грешките по време на сглобяването. Ако даден бизнес използва 3D печат, за да намали броя на горещите части от дюзи от 12 на 3, времето, необходимо за сглобяването им, се съкращава с 80%, а проблемът с празнините, който се случва, когато нещата се разширяват и свиват от топлина, е напълно решен.
3. Иновации в материалите: Как високопроизводителните сплави могат да се използват по различни начини
Металният 3D печат може да използва широка гама от материали, включително формована стомана (като 18Ni300 и H13), високо-температурни сплави (като Inconel 718), алуминиеви сплави (като AlSi10Mg) и други, за да задоволят нуждите от различни работни условия. Например, прахът 18Ni300 на Jiangsu Weilari има ниво на кислород по-малко от 0,03%, плътност на отпечатаната част от над 99,5% и продължителност на живота, която е повече от два пъти по-голяма от тази на типичните форми. В областта на превозните средства с нова енергия една компания използва 3D печат, за да направи корпуси на мотори от алуминиева сплав със спираловидни охлаждащи канали. Това намалява теглото с 50% и повишава ефективността на разсейване на топлината с 30%.
3, Промишлена употреба: от високо{1}}производство до широко разпространена употреба
Конформните охлаждащи форми за метален 3D печат се използват по целия свят и оказват голямо влияние върху икономиката и качеството на продуктите.
1. Шприцформи: двойно повишаване на качеството и ефективността
Формата за катарама за безопасност на автомобила, която Shantou Ruixiang Mold използва, е отпечатана от високотехнологично оборудване Huashu FS271M. Това съкращава времето за охлаждане от 25 секунди на 13 секунди, производствения цикъл на едно парче от 43,6 секунди на 31,6 секунди и повишава ефективността с 27,5%. Ефективността на охлаждане на формовъчните вложки също се е повишила от 15% на 22%, а степента на сертифициране на продукта вече е 99,2%. Audi Германия съкрати времето, необходимо за изработване на скоби за двигатели от алуминиева сплав, с 40% и количеството енергия, което използва с 25%, като използва 3D печат за изработка-вложки на матрици за леене под налягане.
2. Форми за леене под налягане: нови нива на производителност при много горещи ситуации
В индустрията-за леене под налягане на магнезиева сплав една компания произвежда матрици от 3D отпечатана стоманена форма (CX). Животът на формата се е увеличил от 80 000 пъти на 150 000 пъти, а цената на всяко парче е намаляла с 40%. 3D печатът също може бързо да прави промени в матриците. Чрез отпечатване на тестови форми, компания, която произвежда потребителска електроника, съкращава времето, необходимо за производство на нови артикули от шест месеца на два месеца.
3. Специални ситуации: индивидуални решения за много тежки условия
Индийският отбор Octane Racing използва оборудване EOS M290-2 FLX за отпечатване на корпуса на двигателя на колелото. Този корпус има спираловиден охлаждащ канал и тежи само 1,3 кг, което е с 50% по-малко от традиционните дизайни. Той също така отговаря на изискванията за разсейване на топлината за високи температури от 600 градуса. В медицинската индустрия определена компания е увеличила равномерността на охлаждане до 98% чрез 3D отпечатване на ортопедични форми за импланти от титаниева сплав. Това предотвратява пукнатини, които могат да възникнат, когато формите се нагряват по традиционни начини.