Какви са предимствата на мартензитната неръждаема стомана при 3D печат на матрици?

一, Техническа осъществимост: Преминаване от лабораторията към производствената линия
1. Пълно покритие на материалната система
Металният 3D печат вече може да работи с всички материали, които обикновено се използват за производство на форми. Например, технологията за лазерно топене на прахообразно легло (LPBF) може да печата класически материали за форми, включително инструментална стомана H13, стомана за матрица P20 и мартензитна стомана 1.2709. Чрез фина-настройка на настройките на процеса важни мерки като твърдост, издръжливост и устойчивост на износване на отпечатаните части съответстват или надвишават спецификациите за ковашки материали. Например, една компания използва технологията LPBF, за да направи дупки за матрица от стомана H13. Твърдостта се повиши до 52HRC след термична обработка, а животът на термична умора беше с 40% по-дълъг, отколкото при типична обработка. Може да се справи с повече от 500 000 цикъла на леене под налягане.
Металният 3D печат показва, че има особени предимства в областта на специфични материали. Тъй като хората искаха материали, които са както силно проводими, така и устойчиви на корозия, компанията създаде процес за отпечатване на мед-сплав. Този процес има коефициент на топлопроводимост до 380 W/(m · K), което е с 25% по-високо от традиционните берилиеви медни форми. Тъй като хората искаха материали, които са леки, технологията за печат от алуминиева и титанова сплав може да намали теглото на формата с 30% до 50%, като същевременно запази здравината на структурата.
2. Неограничен напредък в структурната сложност
Традиционното производство на матрици е ограничено от геометричните граници на субтрактивната обработка. За да се направят сложни конструкции, трябва да се използват методи като разделяне, снаждане и заваряване, което прави формите по-малко точни и съкращава живота им. Металният 3D печат може да направи всяка сложна форма веднага, особено нови като конформни охлаждащи канали, дишаща стомана и пълнеж с точкова матрица.
Например традиционните методи за сондиране могат да направят само прави или прости водни канали-оформени. За разлика от тях, 3D принтирането може да направи неправилни водни канали като спирала, дървесни клони и биомиметични форми на листни вени, което може да подобри ефективността на охлаждане с повече от 40%. След използване на топологично оптимизиран дизайн на канала за матрица за декоративна лента за рамка на врата на автомобил, времето, необходимо за направата на едно парче, премина от 120 секунди на 75 секунди, а степента на добив премина от 89% на 98%. Компаниите, които произвеждат дишаща стомана, са успели да управляват прецизно отвора от 0,04 мм, използвайки технология за печат на порест слой. Това утрои ефективността на отработените газове на формите и коригира проблеми като заваръчни линии и мехурчета, които се появяват, когато газът се улови.
3. Постоянно подобряване на качеството на повърхността и точността
Ранното триизмерно печатане на метал трудно отговаряше на нуждите от висока-прецизност на производството на матрици, тъй като силата на свързване на междинния слой не беше достатъчно силна и повърхността беше твърде грапава. Но този проблем е решен благодарение на техническия прогрес. В момента машините за триизмерен печат от метал от висок клас могат да правят части с точност на размерите от ± 0,05 mm и грапавост на повърхността Ra По-малко или равно на 1,6 μm. Когато се използва с полиране, пясъкоструене и други стъпки, може да направи повърхността гладка като огледало.
Например, технологията TrueShape на Mantle използва комбинация от „3-ос CNC обработка+чертане и печат+софтуерен дизайн“, за да направи кухините на формата много точно. Този процес отпечатва кухина на формата от стомана H13 с грапавост на повърхността Ra от само 0,8 μm, което означава, че може да се използва веднага за шприцоване с висок гланц, без да е необходимо първо да се полира. Тази технология позволява също много-композитен печат, който може да постави устойчиви на износване покрития върху повърхността на формата. Това може да направи матрицата да издържи повече от три пъти по-дълго от традиционните методи.
2, Индустриална практика: от тестване на идеи до използването им в голям мащаб
1. Автомобилни форми: двойна революция в цената и ефективността
Металният 3D печат премина отвъд етапа на проверка на идеята до широко{1}}използване в областта на автомобилните форми. Една компания, която произвежда автомобили, използва технологията LPBF, за да прави форми за цилиндрови глави на двигатели. Цикълът на леене под налягане е с 37,2% по-кратък, а цената на всеки артикул е с 22% по-ниска, когато дизайнът на конформния канал за охлаждаща вода е подобрен. Това, което е още по-впечатляващо, е, че тази технология може да „-оформи еднократно“ форми, без да се налага да чакате формата да се отвори. Това намалява времето, необходимо за разработване на нови продукти от 6 месеца на 2 месеца и ускорява много времето за реакция на пазара.
Металният 3D печат също работи чудесно за направата на леки форми. Определена компания за нови енергийни превозни средства прави форми за тави за батерии, използвайки технология за печат от алуминиева сплав. Теглото на формата е намалено с 45%, а енергията, използвана за леене под налягане, е намалена с 18%, като същевременно се запазва здравината на формата. Формата е преминала през 200 000 цикъла на леене под налягане и работи добре и е надеждна.
2. Медицински форми: най-добрият начин да направите нещата точно както ги искате
Медицинската професия се нуждае от форми, които са много специфични и индивидуализирани, а металният 3D печат е най-добрият начин за това. Компания, която произвежда форми за ортопедични импланти, използва технология за отпечатване на кобалтово-хромова сплав, за да направи форми, които са "специфични за пациента". Дигитален модел на формата се прави веднага чрез получаване на костни данни от пациента чрез компютърна томография. Формата може да бъде с точност до 0,02 мм след 3D принтиране, което означава, че пасва точно на тялото на пациента. Тази техника е използвана в повече от 5000 процедури и е намалила времето, необходимо на пациентите за възстановяване след операция с 30%, а броят на усложненията до по-малко от 1%.
Металният 3D печат също има различни предимства в областта на формите за медицински изделия. Определена компания произвежда форми за сърдечни стентове, използвайки технология за печат от титаниева сплав. Рискът от тромбоза е значително намален, като повърхността на кухината на матрицата се направи възможно най-гладка, което намалява грапавостта на повърхността на стента Ra до По-малко или равно на 0,2 μm. Тази форма е сертифицирана от FDA и е първата в света 3D-отпечатана форма за сърдечен стент.
3. Аерокосмически форми: най-доброто използване на материали с висока-производителност
Авиоиндустрията се нуждае от форми, които могат да издържат на високи температури, да са много здрави и много леки. Металният 3D печат е нов начин за това. Определена компания произвежда форми за лопатки на авиационни двигатели, използвайки технология за отпечатване на-базирани сплави. Теглото на матрицата е намалено с 35% чрез оптимизиране на структурата на пълнежа на решетката и остава стабилна при висока температура от 1200 градуса. Формата е преминала през 2000 термични цикъла на тестване и нейната производителност е много по-добра от тази на типичните леярски форми.
Металният 3D печат също работи много добре за направата на форми за сателитни части. Една компания произвежда форми за сателитни скоби, използвайки технология за печат от алуминиева сплав. Чрез използване на дизайн за оптимизиране на топологията, теглото на формите е намалено с 60%, като същевременно е в състояние да поддържа теглото си, което намалява разходите за изстрелване на ракети. Тази форма е използвана за направата на повече от 10 сателита и работи добре и последователно.