Как да комбинирате метален 3D печат и леене под налягане?

一, Основната идея зад технологичната интеграция е да се премине от „заместване“ към „допълване“.
Металният 3D печат и леенето под налягане не са само две технологии, които работят заедно; те са комбинация от „добавъчно производство“ и „субтрактивна обработка“, които работят заедно за подобряване на ефективността и функционалността. Следните три неща показват основната му логика:
Голяма крачка напред в свободата на дизайна
Конвенционалните шприцформи са ограничени от методите на обработка, а сложните дизайни като конформни канали за охлаждаща вода и вътрешни усилващи ребра изискват различни производствени и монтажни процеси, което води до повишени цени и удължени цикли. Техниката LPBF може директно да отпечатва интегрирани сложни структури чрез топене на метален прах един слой наведнъж. Например, лазерната технология създаде процес на дишаща стомана от трето-поколение, който може да направи много-посочни дишащи структури с отвор от 0,04 mm във формите. Това решава проблема с типичните дишащи стоманени вложки, които не пропускат много въздуха.
Намиране на правилния баланс между цена и ефективност
Закупуването на оборудването за метален 3D печат струва много, но може да помогне за намаляване на материалните отпадъци (със степен на използване на материала над 90%). Бизнесът може да използва 3D печат, за да направи основните функциониращи елементи на матриците (като конформни охлаждащи вложки) и традиционна обработка, за да направи периферни структури. Това намалява разходите много. Например B&J Specialty използва ProX DMP 300 на 3D Systems за отпечатване на вложки на калъпи за автомобилни тръбопроводи. Това съкращава времето на цикъла на охлаждане от 1 минута на 40 секунди, повишава ефективността на производството с 30% и удължава живота на формата с 25%.
Бързи смени и изработка по поръчка
Металният 3D печат може бързо да направи прототипи на матрици за тестване и проверка по време на етапа на разработване на продукта. Това намалява разходите за правене на промени в дизайна отново и отново. Например, компания, която произвежда домакински уреди, използва технологията LPBF, за да направи блокове за шприцформи за корпуси на климатици. Това съкращава традиционния 12-процесен, 45-дневен цикъл до 12 дни и намалява грешките при сглобяване от 0,1 mm на 0,02 mm, което удължава живота на формата с 200 000 пъти.
2, Често срещани случаи на употреба: от подобряване на функционалността до надграждане на индустрията
1. Гъвкавата охладителна система е най-добрият начин за отстраняване на проблеми с леенето под налягане.
През повечето време веригата на охлаждащата вода в типичните шприцформи е права, което затруднява съвпадението с повърхността на продукта. Това причинява неравномерно охлаждане и деформация на продукта. Технологията LPBF може да направи конформен канал, който пасва перфектно на формата на обекта, което го охлажда равномерно. Например:
Автомобилна тръбопроводна форма: Използвайки софтуера Cimatron, B&J Specialty изгради конформна верига за охлаждаща вода, която понижи температурата на матрицата от 132 на 18 градуса по Целзий, намали степента на свиване на продукта с 67% и повиши добива до 98%.
Стоматологична компания прави невидими форми за ортодонтски апарати, използвайки технология μ - LPBF, която има точност на печат от 2–5 μ m. Дизайнът за оптимизиране на топологията подобрява хомогенността на разпределението на ортодонтската сила с 40% и повишава степента на адаптация на пациента от 85% на 98%.
2. За да се реши проблемът с уловения газ, дишащата структура и тялото на формата трябва да пасват идеално.
Ако газът в кухината на матрицата не се освободи достатъчно бързо по време на процеса на леене под налягане, това може да причини проблеми, включително мехурчета на продукта и лошо топене. Класическият метод изисква поставянето на дишаща стомана във формата, но не работи толкова добре, когато структурата е сложна. Технологията LPBF може да отпечата порести, дишащи слоеве директно върху тялото на формата. Например:
Форма- за формоване с помощта на газ: Конкретна компания използва LPBF за отпечатване на сърцевините на матрицата, създава порест слой в долната част на ребрената плоча и вгражда вентилационен прът с порест горен слой. Газът се натиска надолу върху ребрената плоча и горната част на вентилационния прът по време на леене под налягане. Това избутва продукта към повърхността на кухината, което премахва вътрешното напрежение и спира линиите на свиване на повърхността.
Електронни форми с висока точност: 3C производител на форми за продукти прави форми за рамка за мобилни телефони, използвайки LPBF. Формите имат дишаща структура с 0,04 мм отвор в изпускателната зона, което намалява налягането на впръскване с 30% и удължава живота на формата с 40%.
3. Лека и функционална интеграция: от „структурни компоненти“ до „интелигентни модули“ LPBF технологията поддържа олекотен дизайн като решетъчен пълнеж и решетъчна структура и може да интегрира функционални модули като сензори и нагревателни елементи. 3. Лека и функционална интеграция: от „структурни компоненти“ до „интелигентни модули“ Като пример:
Конкретна компания използва скоба от алуминиева сплав, произведена от LPBF, за техния нов акумулаторен пакет за енергийни превозни средства. Скобата е с 38% по-лека поради своята решетъчна структура и преминава 150% тест за претоварване, което увеличава обхвата с 8%.
Система за интелигентни форми: медицинска компания поставя температурни сензори в LPBF-отпечатани форми, за да може да следи температурата на веригата на охлаждащата вода в реално време. AI алгоритмите променят параметрите на инжектиране в движение, за да направят продукта 50% по-последователен.
3, Технологични проблеми и тенденции за бъдещето: от „Пробив в една точка“ до „Екологично преструктуриране“
1. Текущи проблеми: материали, точност и последваща-обработка
Някои метални прахове, включително медни сплави със силна топлопроводимост, все още трябва да бъдат оптимизирани за печат, така че плътността и цената да бъдат балансирани.
Качество и точност на повърхността: LPBF отпечатаните форми се нуждаят от CNC прецизна обработка или дробно уплътняване, за да отговарят на грапавостта на повърхността (Ra<0.8 μ m) criteria for injection moulding.
Интегриране на няколко материала: LPBF вече поддържа печат само с един материал наведнъж. Въпреки това формите обикновено се нуждаят от композитни конструкции, направени от различни материали, като стомана с висока-твърдост и мед с висока-топлопроводимост-.
2. Бъдещи тенденции: Сливане на технологии и преструктуриране на околната среда
Хибридни инструменти за правене на неща: Технологията AXIOM съчетава дюзи за 3D принтиране и CNC фрезови фрези, за да осигури интегрирана обработка с „добавка на изваждане“. Това намалява размера и разходите на оборудването, необходимо за извършване на работата.
Интелигентна оптимизация на процеса: LPBF може да предвиди остатъчно напрежение и деформация в реално време чрез комбиниране на модели на термично механично свързване с методи за машинно обучение. Например, моделът на крайните елементи на Autodesk поддържа разликата в радиалните и периферните характеристики на опън на турбинните лопатки от титаниева сплав в рамките на 5% и ги кара да издържат с 30% по-дълго.
Зелено производство и кръгова икономика: LPBF рециклира повече от 85% от своя прах и не отделя никаква течност за рязане, поради което отговаря на разпоредбите за зелено производство, включително „въглеродната тарифа“ на ЕС. Една компания намали цената на един комплект материали за формовка с 20%, като рециклира прах, който все още не се е разтопил, и го пресява.