Какъв е експлоатационният живот на металните форми за 3D печат?

1. Иновации в материалите: нови приложения за сплави с висока якост
Качествата на материала са това, което определя колко дълго ще издържи една форма. Термичната обработка и вътрешните дефекти ограничават живота на типичните формовъчни стомани като H13 и S136. От друга страна, специалните материали за метален 3D печат са направили големи подобрения в производителността чрез промяна на техния състав и процедури.
Свръх{0}}високоякостна стомана CX (Corrax) и 1.2709 (18Ni300) се използват в промишлеността: Якостта на опън на тези два материала е 1700MPa и 2000MPa, докато техните граници на провлачване са повече от 1600MPa. Когато става въпрос за шприцформи, CX издържа точно толкова дълго, колкото стоманата S136; що се отнася до-формите за леене под налягане, 1.2709 издържа точно толкова дълго, колкото стоманата H13. Например, компания, която произвежда електрически превозни средства, използва материал 1.2709, за да направи-форми за леене под налягане за черупки на батерии. С дизайна за оптимизиране на топологията теглото на матрицата се намалява с 40%, а продължителността на живота й е почти 80 000 пъти по-дълга, което е с 40% по-дълго, отколкото при стандартните методи.
Голяма крачка напред в издръжливостта на високо{0}}температурните сплави: Optisys прави форми за дюзи от медни сплави за много тежки условия, като турбинни дискове за самолетни двигатели, използвайки DMLS технология. Издържа на удари при температури до 3000 градуса и има топлопроводимост от 380 W/(m · K). Неговият живот е три пъти по-дълъг от този на типичните методи за коване.
Персонализирано създаване на специални материали
Алуминиевата сплав Al250C издържа над 5000 часа при висока температура от 250 градуса, което е 50 пъти по-дълго от алуминиевата сплав Scalmalloy. Той е бил използван много в конструктивните компоненти на космическата промишленост, където е заменил някои компоненти от титанови сплави, за да спести пари.
Shanghai Yisu Laser направи ESU-H13 Mold Steel, нов прахообразен материал. Чрез подобряване на начина, по който се разпръскват карбидите, животът на-формите за леене под налягане е увеличен от 30 000 пъти при традиционните техники до 60 000 пъти.
2. Оптимизиране на процеса: пълен контрол на веригата от дизайна до формоването
Не само качествата на материалите влияят върху живота на матрицата, но и пълният контрол на процеса от проектирането до формоването.
Иновативен дизайн на конформен канал за охлаждаща вода
Характеристиките на слоестото производство на металния 3D печат правят възможно създаването на сложни конформни охлаждащи канали вътре в матрицата. Това прави температурата на формата по-равномерна, преминавайки от ± 15 градуса до ± 3 градуса. Например Broadcom Precision направи -форма за леене под налягане за тяло на цилиндър на двигател за глобална автомобилна компания. Чрез оптимизиране на разположението на канала за охлаждаща вода чрез симулация, времето на цикъла беше съкратено с 35%, степента на деформация на продукта спадна от 0,8% на 0,15%, степента на добив се повиши до 99,5%, а животът на матрицата надхвърли 100 000 пъти.
Технологията за присаждане на печат вече се използва по зрял начин.
Технологията за присаждане свързва 3D отпечатания елемент с основата, за да направи големи форми бързо и лесно. Опитът показва, че присаждането и общият печат не правят формите издръжливи, въпреки че струват 60% по-малко. Функцията за автоматично присаждане на Huashu High Tech, например, има точност на поставяне от 0,05 мм, което значително ускорява производството.
Подобряване на точността на мулти{0}}лазерното оборудване
Platinum BLT-S450 използва технология за синхронно сканиране с четири лазера, което прави процеса на формоване 300% по-ефективен. Технологията за динамично разпръскване на прах също поддържа грапавостта на повърхността до Ra по-малка или равна на 6,3 μm, което намалява количеството полиране, необходимо по-късно, и прави матрицата издръжлива по-дълго.
3. Технология за последваща-обработка: най-добрият начин да се уверите в ефективността на умора
Дълголетието на металните форми за 3D печат е силно повлияно от вътрешни дефекти като порьозност и липса на топене. Техниката за последваща-обработка значително увеличава якостта на умора на формите, като премахва дефектите и ги прави по-организирани.
Коригиране на дефекти при горещо изостатично пресоване (HIP)
HIP технологията довежда плътността на материала до 100% чрез използване на високи температури и високо налягане, за да се отървете от вътрешните пори и микропукнатини. Например, една авиационна компания използва HIP-обработени 3D отпечатани форми за турбинни дискове, което ги направи 200% по-дълготрайни от необработените проби и 95% по-дълго от типичните процедури за коване.
Правилно контролиране на процеса на топлинна обработка
Закаляване и темпериране: Можете да получите най-добрия баланс на твърдост и издръжливост във формата чрез регулиране на температурата на нагряване и скоростта на охлаждане. Например, след закаляване и темпериране, стомана 1.2709 има твърдост 50-52HRC и ударна якост CVN от 7J, което е достатъчно здраво за форми за леене под налягане.
отгряване с освобождаване на напрежението: Този метод може да премахне вътрешното остатъчно напрежение от големи форми и да ги спре от напукване, докато се използват. Формите, произведени от оборудване от серията Huashu High Tech FS273M, например, променят формата си с не повече от 0,05 mm след обработка с отгряване.
Творческо използване на технология за по-здрави повърхности
Укрепване чрез ударно уплътняване: Когато-високоскоростни куршуми ударят повърхността на матрицата, те създават слой на натиск, който я прави по-здрава срещу умора. Например животът на конкретна матрица за коване премина от 20 000 цикъла на 50 000 цикъла след обработка с ударно уплътняване.
Химическо покритие от твърд хром: Добавете слой от твърд хром с дебелина от 0,02 до 0,05 mm към повърхността на формата. Това го прави три пъти по-устойчив на износване и е подходящ за ситуации с високо-износване.
4. Пример за обичайна употреба: индустриална демонстрация на пробив в продължителността на живота
Автомобилна индустрия: Голямата крачка напред на Broadcom Precision в -формите за леене под налягане
Интегрираната вложка на матрицата за 3D печат-за леене под налягане на Broadcom Precision издържа повече от 50 000 цикъла, може да издържи на удари от 22J и има 100% добив на продукта. Световна автомобилна фирма е използвала тази матрица, за да направи черупки за батерии. Той намалява цената на всяка единица със 75% и намалява времето за доставка от 11 месеца на 2 месеца.
Аерокосмически: Форми за ракетни двигатели за Relativity Space
Relativity Space прави 3D печатни форми за дюзи от медна сплав с оборудване EOS M400. Тези форми решават проблема с медните сплави, които са твърде отразяващи, като използват зелена лазерна технология. Продължителността на живота отговаря на изискването на проекта Starship на SpaceX за една единица всяка седмица, а цената на всяко изстрелване намалява с 30%.
Прецизната оптимизация на матрицата на Xiaomi Technology за потребителска електроника
Xiaomi Technology и Yisu Laser работят заедно, за да направят-форми за леене под налягане за рамки за мобилни телефони от материал ESU-H13. Формата издържа 120 000 пъти по-дълго от традиционните методи, тъй като системата AI оптимизира структурата на канала за охлаждаща вода. Това позволява на Xiaomi да доставя над 50 милиона единици от серия 14 всяка година.
5. Тенденции и проблеми в бранша
Технология Fusion Trend AI+3D печат: Софтуерът Siemens NX използва AI алгоритми за автоматично създаване на най-доброто оформление на канала за охлаждаща вода. Това съкращава цикъла на проектиране от 72 часа на 8 часа.
Адитивен и адитивен композит: Хибридното оборудване LASERTEC 65 3D от DMG MORI съчетава „печат“ и „фрезоване“ с грапавост на повърхността Ra По-малка или равна на 0,8 μm.
Тясно място за широко{0}}използване
Разходи за материали: Прахът от неръждаема стомана 316L все още струва $500 на килограм, което е 5 до 8 пъти повече от другите материали за коване.
Недостатък на стандарта: Стандартът ISO/ASTM 52900 покрива само 30% от приложенията на формите и изискванията за изпитване на форми със сложни структури трябва да бъдат актуализирани незабавно.
Липса на таланти: Глобалната индустрия за формоване се нуждае от още 120 000 инженери за 3D принтиране и са необходими 3 до 5 години, за да се обучат нови композитни таланти.