W jaki sposób druk 3D metalu może rozwiązać problem produkcyjny złożonych konstrukcji form?

1, Elastyczny obieg wody chłodzącej, który rozwiązuje główny problem związany z formowaniem wtryskowym
Szybkość produkcji i jakość produktów zależą od tego, jak dobrze schłodzą się formy wtryskowe. W tradycyjnych formach stosowane są kanały wody chłodzącej z prostymi otworami. Kanały te są trudne do przyklejenia do skomplikowanych powierzchni wgłębień, co powoduje zbyt duże lokalne wahania temperatury i wady produktu, takie jak ślady wypaczenia i skurczu. Korzystając z metod optymalizacji topologii, druk 3D metalu może stworzyć zgodny kanał wody chłodzącej, który idealnie pasuje do kształtu produktu. Dzięki temu można dokładnie kontrolować temperaturę w miejscu wytwarzania ciepła i chłodzenia.
Na przykład czas chłodzenia formy klamki drzwi samochodu wzrósł z 18 sekund do 12 sekund po zastosowaniu wydrukowanej w 3D konformalnej drogi wodnej. Wydajność produkcji wzrosła o 33%, a odkształcenie wypaczenia produktu spadło z 0,8 mm do 0,2 mm. Zdawalność wzrosła z 92% do 98,5%. Co ważniejsze, koncepcja ta przełamuje fizyczne ograniczenia istniejących metod. - W ścianie rdzenia formy o grubości 0,5 mm można utworzyć spiralny kanał chłodzący o średnicy 2 mm w celu zbudowania-trójwymiarowej sieci chłodzącej. Dopasowana droga wodna formy obudowy urządzenia gospodarstwa domowego wydrukowana przez sprzęt iSLM420 firmy Zhongrui Technology zwiększa żywotność formy o 40% i zmniejsza liczbę pęknięć spowodowanych zmęczeniem cieplnym o 75%.
2, Innowacja w strukturze kraty: lżejsze formy i łączenie różnych funkcji
Jeśli chodzi o formy-odlewnicze, zmęczenie cieplne-wysokotemperaturowych materiałów stopowych jest głównym powodem, dla którego nie są one tak trwałe, jak mogłyby. Druk 3D w metalu wykorzystuje biomimetyczne struktury siatkowe, aby uczynić rzeczy lżejszymi, poprawić ścieżki przewodzenia ciepła i zapewnić wytrzymałość. W formie do odlewania ciśnieniowego określonej łopatki silnika lotniczego zastosowano siatkę TPMS (trzy okresowo minimalnie zakrzywioną powierzchnię). Zmniejszyło to masę rdzenia formy o 35% i podwoiło jego odporność na szok termiczny. Ciągły cykl produkcyjny został wydłużony z 5000 do 12000 form.
Ta zaleta konstrukcyjna jest szczególnie ważna przy wytwarzaniu części do izolacji. Mezony izolacyjne w standardowych systemach gorących kanałów są solidne, ale druk 3D umożliwia wytworzenie pustych w środku sześciokątnych mezonów siatkowych, które są o 60% skuteczniejsze w powstrzymywaniu przenoszenia ciepła z płyty rozdzielającej do formy. Konstrukcja ta skraca cykl formowania wtryskowego o 22% i ilość energii zużywanej o 18% w formach do materiałów medycznych.
3, Mikroporowaty układ wydechowy: rozwiązanie wyzwania branżowego związanego z niedoborami uwięzionego gazu
Jeśli podczas formowania wtryskowego gaz z wnęki formy nie może zostać uwolniony wystarczająco szybko, może to spowodować problemy, takie jak smugi gazu i przypalenie na powierzchni produktu. Istnieją dwa główne problemy związane z tradycyjnymi oddychającymi wkładami stalowymi: po pierwsze, umożliwiają one przepływ powietrza tylko w jednym kierunku, a po drugie, naprężenia mają tendencję do gromadzenia się w miejscu, w którym obszar oddychający styka się z obszarem gęstym. Drukowanie 3D metalu przekracza te ograniczenia i może generować porowate obiekty o wielo-kierunkowej oddychalności.
Metoda trzeciej generacji stali oddychającej firmy Laser Luminescent-udoskonala metodę skanowania laserowego, tworząc na powierzchni formy gęstą, oddychającą warstwę o wielkości porów 0,04 mm. Jednocześnie tworzy trójwymiarową-połączoną sieć porów wewnątrz formy. W przypadku stosowania form do desek rozdzielczych samochodów koncepcja ta zmniejsza wskaźnik defektów uwięzionego gazu z 15% do 0,3%, bez konieczności stosowania dodatkowych otworów wylotowych, co upraszcza konstrukcję formy. Co ważniejsze, druk 3D może sprawić, że oddychające części i korpusy formy będą ze sobą współdziałać, co oznacza, że ​​nie ma możliwości wyciekania szwów, jak to ma miejsce w przypadku tradycyjnych procedur inlay.
4, Zintegrowana produkcja skomplikowanych części: zmiana łańcucha wartości przetwarzania form
W tradycyjnym wykonywaniu form stosowana jest technika „oddzielna obróbka + montaż”. Oznacza to, że ważne części, takie jak gorące dysze, nachylone blaty i podkładki rdzenia formy, muszą przejść kilka etapów. Druk 3D metalu kształtuje te skomplikowane elementy jednocześnie, wykorzystując ideę „zintegrowanej produkcji”. Na przykład system gorących dysz ramy telefonu komórkowego określonej marki wymaga złożenia 12 części w zwykły sposób. Dzięki drukowi 3D możesz wykonać całą gorącą dyszę ze zintegrowanym kanałem przepływowym i rowkiem montażowym elementu grzejnego. Czas montażu zostaje skrócony z 8 godzin do 0,5 godziny, a problem pęknięć spowodowanych rozszerzalnością i kurczeniem termicznym zostaje całkowicie rozwiązany poprzez obcięcie szwów.
Zmiana ta jest najbardziej zauważalna przy wykonywaniu elementów o cienkich ściankach. Program symulacyjny VoxelDance Engineering opracowany metodą Manga z powodzeniem rozwiązał problem deformacji druku cienkościennych-części ze stali nierdzewnej 316L (grubość ścianki 0,3 mm) za pomocą metody „skanerowej kompensacji deformacji”. Dzięki tej metodzie części do form grilla samochodowego są dokładniejsze i wynoszą od ± 0,5 mm do ± 0,08 mm. Skraca także okres badań i rozwoju o 60% i zwiększa zużycie materiałów o 45%.
5, Integracja technologiczna: ustanowienie nowego paradygmatu produkcji form
Druk 3D w metalu nie istnieje w izolacji, ale jest ściśle spleciony z technologiami takimi jak analiza symulacyjna i inteligentna detekcja. Maszyny Zhongrui Technology są wyposażone w wielo-zoptymalizowany wielowarstwowy system pola wiatru, który może monitorować pole temperatury złoża proszku w czasie rzeczywistym. Może również automatycznie zmieniać ustawienia lasera, aby zrekompensować naprężenia termiczne i osiągnąć gęstość 99,95% w przypadku dużych form (takich jak formy zderzaków samochodowych o wymiarach 1,2 m × 0,8 m). Korzystając z narzędzi do analizy przepływu, projektanci mogą ulepszyć rozmieszczenie kanałów wody chłodzącej podczas procesu modelowania, który stanowi iterację w pętli zamkniętej „drukowania symulacyjnego projektu”.
Jeśli chodzi o przebudowę modelu kosztowego, druk 3D wykazał wyjątkowe zalety. Na przykład wykonanie form na 1000 sztuk kosztuje 280 000 juanów tradycyjnymi metodami (180 000 juanów na opracowanie form), ale rozwiązanie do druku 3D kosztuje o 20% więcej za sztukę, ale nie wiąże się z żadnymi kosztami opracowania form, co obniża całkowity koszt do 220 000 juanów. Gdy prędkość iteracji produktu przekracza standardowy okres zwrotu kosztów formy (zwykle 12-18 miesięcy), ekonomiczność druku 3D staje się bardziej widoczna.