Jakie są typowe procesy drukowania 3D metali w produkcji form?

一, Technologia topienia w złożu proszkowym: oznacza to wysoką precyzję i skomplikowaną konstrukcję.
Technologia topienia w złożu proszkowym wykorzystuje-wiązki energii o wysokiej energii do selektywnego topienia warstw proszku metalicznego. Jest to obecnie najpopularniejszy rodzaj procedury stosowanej przy wytwarzaniu form. Niektóre przykłady tych technologii obejmują selektywne topienie laserowe (SLM) i topienie wiązką elektronów (EBM).
1. Technologia SLM:-zmiana zasad gry w systemach chłodzenia form
SLM wykorzystuje-wiązki lasera o dużej mocy do topienia proszku metalicznego jedna warstwa na raz. Dzięki temu można uzyskać części metalowe o gęstości przekraczającej 99,9%. Projektowanie konformalnych kanałów chłodzących jest tym, gdzie jego podstawowa wartość pojawia się w produkcji form. Procedury wiercenia ograniczają tradycyjne kanały chłodzenia formy do liniowych lub prostych zygzakowatych wzorów, co czyni je mniej skutecznymi w chłodzeniu. Technologia SLM może tworzyć kanały wodne, które nie są proste, takie jak spirale i dendryty. Dzięki temu chłodzenie jest o ponad 40% skuteczniejsze. Na przykład gdy w telefonach Huawei zastosowano-zoptymalizowaną pod względem topologii konstrukcję kanałów formy ramy, czas potrzebny na wykonanie pojedynczego elementu wzrósł ze 120 do 75 sekund, a wydajność wzrosła z 89% do 98%.
2. Technologia EBM: najlepszy sposób wytwarzania form do stopów wysokotemperaturowych-
Technologia EBM wykorzystuje wiązkę elektronów do topienia proszku metalicznego w próżni. Jego szczególne zalety to:
Możliwość dostosowania materiału: dobrze współpracuje z aktywnymi metalami, takimi jak stopy tytanu i stopy wysokotemperaturowe-na bazie niklu. Metale te są powszechnie stosowane w wysokiej klasy-formach, takich jak te stosowane w silnikach lotniczych i samochodowych.
Kontrolowanie naprężeń szczątkowych: Prędkość skanowania wiązką elektronów jest dość duża, co może znacznie obniżyć naprężenia cieplne i ryzyko deformacji formy.
Jak dobrze są wykonane rzeczy: gęstość energii wiązki elektronów jest 3 do 5 razy większa niż w przypadku lasera, a prędkość drukowania jest od 30% do 50% większa niż w przypadku SLM.
Formy Platinum ze stopu tytanu do silników lotniczych są wykonane z wykorzystaniem technologii EBM, która dodaje skomplikowane kanały aerodynamiczne. Dzięki temu formy wytrzymują dłużej (od 8000 do 25 000 cykli) i są o 42% lżejsze.
2, Technologia ukierunkowanego osadzania energii: świetny sposób na naprawę dużych pleśni i addytywne wytwarzanie rzeczy
Technologia ukierunkowanego osadzania energią jest dobra do wytwarzania i mocowania dużych form, ponieważ może przenosić proszek metalowy lub drut i jednocześnie osadzać się ze stopu. Dwie z jej głównych metod to laserowe kształtowanie zbliżone do netto (LENS) i wytwarzanie addytywne łukiem (WAAM).
1. Technologia LENS: nowy sposób wytwarzania form z materiału gradientowego
Technologia LENS umożliwia płynne przechodzenie różnych materiałów z jednego w drugi poprzez topienie cząstek metalu i jednoczesne przemieszczanie ich przez skoncentrowaną wiązkę lasera. Tę technologię stosuje się do wytwarzania-form odlewniczych o funkcjonalnych strukturach w procesie-tworzenia form:
Warstwa wierzchnia: bardzo mocna i bardzo odporna na zużycie. Aby uczynić formę bardziej odporną na zużycie, zastosowano stop kobaltowo-chromowy.
Warstwa rdzenia: użycie mocnego stopu aluminium-o małej gęstości, dzięki czemu forma jest lżejsza i lepiej odprowadza ciepło.
W porównaniu do standardowych materiałów jednorodnych, ta gradientowa struktura sprawia, że ​​forma wytrzyma 2–3 razy dłużej i zużywa 15–20% mniej energii.
2. Technologia WAAM: opłacalny-sposób wykonywania dużych form
WAAM ma następujące cechy: wykorzystuje łuk elektryczny jako źródło ciepła do topienia metalowego drutu.
Niski koszt materiałów: drut metalowy kosztuje tylko-jedną trzecią do jednej-połowy ceny materiałów proszkowych.
Wysoka skuteczność sedymentacji: w ciągu godziny można osadzać 3–5 kg metalu, co wystarcza do wykonania masywnych form o szerokości jednego metra.
Silna zdolność naprawy: może naprawić pęknięcia i zużycie poprzez bezpośrednie osadzanie materiałów na istniejących formach.
Pewna firma samochodowa zastosowała technologię WAAM do zamocowania formy do 2-tonowego cylindra silnika. Obniżyło to koszt naprawy o 68% w porównaniu z zakupem nowej formy i skróciło czas jej naprawy z 45 dni do 7 dni.
3. Technologia natryskiwania kleju: sposób na zwiększenie wydajności-form na małą skalę
Technologia natryskiwania kleju pozwala na natryskiwanie kleju tylko tam, gdzie konieczne jest przytwierdzenie cząstek proszku metalicznego. Po odtłuszczeniu i spiekaniu tworzy gęste kawałki metalu. Technologia ta omija ograniczenia wielkości technologii topienia w złożu proszkowym, co czyni ją najlepszym rozwiązaniem do wytwarzania małych form.
1. Korzyści technologiczne
Szybka produkcja: nie ma potrzeby topienia każdej warstwy osobno, a tempo druku jest 5–10 razy szybsze niż w przypadku SLM.
Wysokie zużycie materiału: Niezwiązany proszek można w 100% poddać recyklingowi, co obniża koszty materiałów o 30% do 40%.
Duża swoboda geometryczna: może wykonywać formy o skomplikowanej geometrii wnęki wewnętrznej, w tym formy wtryskowe z tworzyw sztucznych z chłodzeniem konforemnym.
2. Przykłady użycia
Konkretny producent wyrobów medycznych wykorzystuje technologię natryskiwania kleju do tworzenia niestandardowych form do implantów ortopedycznych. Koszt wykonania jednej formy spadł z 12 000 juanów do 4800 juanów, a czas potrzebny na wykonanie formy skrócił się z sześciu miesięcy do 50 dni. Technologia ta jest również powszechnie stosowana w obszarach takich jak formy jubilerskie i precyzyjne formy elektroniczne. Pomaga produkcji form w kierunku większej elastyczności i dostosowywania.
4. Przyszłością produkcji form jest integracja wielu-procesów.
W miarę postępu technologicznego pojedynczy proces nie jest już wystarczający, aby spełnić różnorodne wymagania związane z produkcją form; w związku z tym połączenie kilku procesów stało się nową trajektorią w branży.
Obróbka kompozytowa SLM+CNC: Najpierw użyj SLM do wydrukowania półwyrobu formy. Następnie wykorzystaj CNC do precyzyjnej obróbki, która równoważy prędkość formowania z dokładnością powierzchni.
Łączenie LENS i obróbki cieplnej: Podczas procesu osadzania LENS jednocześnie odbywa się hartowanie laserowe w celu podniesienia twardości powierzchni formy do ponad 55HRC.
Natryskiwanie kleju plus zagęszczanie HIP: Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) pozwala pozbyć się wewnętrznych porów w częściach pokrytych klejem. Dzięki temu gęstość formy przekracza 99,5%.