Каква е перспективата за приложение на инструменталната стомана при 3D печат на метални форми?

一, Голяма крачка напред в технологиите: от „внедряване на функция“ до „скок в производителността“
1. Способността да се правят сложни конструкции
Създаването на форми по старомоден-начин използва методи като CNC машинна обработка и електроерозионна обработка (EDM), което затруднява изработването на сложни форми като конформни канали за охлаждаща вода и вътрешни усилващи ребра. Чрез топене на метален прах слой по слой, технологията LPBF може директно да отпечата интегрирани сложни структури. Например, когато прави форми за корпус на хибридна трансмисия, Toyota използва голямото портално оборудване LPBF на Fraunhofer ILT и нова инструментална стомана L-40, за да направи вложки за матрици със спираловидни канали за охлаждаща вода. Тази структура прави температурата на матрицата по-равномерна с 40%, кара я да се охлажда по-бързо с 30%, намалява свиването на продукта с 67% и повишава степента на добив до 98%.
2. Подобряване на работата на материалите
Когато 3D отпечатвате инструментална стомана, трябва да коригирате проблеми като напукване и остатъчно напрежение. Чрез технологията за къси лазерни импулси Технологичният университет AGH в Полша намали наполовина плътността на пукнатините в инструменталната стомана H11 за гореща работа. Те също така контролират съдържанието на остатъчен аустенит, за да поддържат диапазона на колебания на твърдостта до ± 5HV. Desktop Metal също създаде технологията Single Shot Jet (SPJ), която бързо прави прототипи от D2 инструментална стомана чрез пръскане на смес от метален прах и свързващо вещество при високи скорости. Печата 100 пъти по-бързо от обикновения LPBF, а плътността на материала е 99,5%, което го прави по-устойчив на износване от обикновените ковани части.
3. Комбинация от различни начини за правене на неща
Инструменталната стомана за 3D печат обикновено се прави заедно с други техники като CNC машинна обработка и ударно уплътняване, за да се направи един процес, наречен "адитивен субтрактивен". Yisu Company, например, използва LPBF за отпечатване на основните функционални секции на формите, включително конформни охлаждащи вложки. Тези части впоследствие се обработват с CNC прецизна машина до грапавост на повърхността 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, Търсене в индустрията: от „високо{1}}персонализиране“ до „мащабно приложение“
1. Автомобилната индустрия: Лек и фокусиран върху извършването на нещата
Цената за направата на автомобилна матрица е 30% до 40% от цялата цена на разработването на автомобила и процесът може да отнеме от 6 до 12 месеца. 3D отпечатването на инструментална стомана може да направи този цикъл много по-кратък. Например B&J Specialty използва технологията LPBF, за да направи формовъчни вложки за автомобилни тръбопроводи. Това съкращава времето за цикъл на охлаждане от 1 минута на 40 секунди, повишава ефективността на производството с 30% и удължава живота на формата с 25%. С нарастването на нуждата от леки нови енергийни превозни средства, използването на 3D печат от инструментална стомана във форми като скоби за батерии и корпуси на двигатели също ще нарасне.
2. Областта на медицината: специфични и индивидуализирани изисквания
Медицинските форми трябва да отговарят на много взискателни стандарти, като биосъвместими и много прецизни. Чрез дизайна за оптимизиране на топологията 3D печатът от инструментална стомана може да направи форми, които са едновременно леки и полезни. Например една стоматологична компания прави невидими отливки за ортодонтски устройства, използвайки технология μ-LPBF, която има точност на печат от 2–5 μm. Последователността на разпределението на ортодонтската сила се подобрява с 40% с конформен дизайн на охлаждане, а степента на адаптиране на пациента преминава от 85% до 98%. Освен това, 3D печатът с помощта на инструментална стомана може да се използва и за изработка на артикули с висока -стойност като хирургически водачи и форми за импланти.
3. Потребителска електроника: бърза итерация и правене на малки партиди
Потребителската електроника има кратък живот и често се случват актуализации на матрицата. С 3D печат от инструментална стомана можете бързо да преминете през процеса на „тест за печат на дизайн“. Например, определена фабрика за формовъчни продукти на 3C произвежда форми за рамки за мобилни телефони с LPBF. Това прави структурата дишаща с 0,04 mm отвор в изпускателната зона, намалява налягането на впръскване с 30% и увеличава живота на формата с 40%. Тази техника помага на бизнеса бързо да се адаптира към промените на пазара и да намали опасността от наличието на твърде много запаси.
3, Материална иновация: От „Единствена производителност“ до „Много-функционална интеграция“
1. Изработване на нова инструментална стомана
Доставчиците на материали правят специфичен прах от инструментална стомана заради начина, по който работи 3D печатът. Например, инструменталната стомана L-40, върху която Fraunhofer ILT и Toyota работиха заедно, постига добър компромис между висока твърдост (HRC 52–55) и добра якост чрез регулиране на количествата легиращи елементи като Cr, Mo и V. Този материал може да остане 80% твърд дори при много високи температури от 600 градуса, което го прави подходящ за много трудни задачи като леярски форми под високо налягане.
2. Конструкция, изработена от повече от един материал
3D печатът с инструментална стомана се променя от използването само на един материал към използването на повече от един. Например, когато една компания отпечатва форми с помощта на LPBF, те поставят покритие от медна сплав върху повърхността на кухината на матрицата, за да я охладят бързо, тъй като медта има висока топлопроводимост. Инструментална стомана се използва в основното тяло, за да се гарантира, че е здрава. Тази композитна структура прави матрицата издръжлива с 60% по-дълго и премахва необходимостта от по-нататъшна работа с инкрустация.
3. Използване на интелигентни материали
Мониторингът-в реално време и адаптивният контрол на формите са възможни, когато се използват сензори с 3D печат от инструментална стомана. Например медицинска компания постави температурни сензори в LPBF-отпечатани форми и използва AI алгоритми за промяна на параметрите на инжектиране в реално време. Това направи продуктите с 50% по-последователни. В бъдеще 3D отпечатаните форми от инструментална стомана ще могат да се само-настройват и само-ремонтират благодарение на интелигентни материали като сплави с памет на формата и само-възстановяващи се материали.