Jaka jest żywotność metalowych form do drukowania 3D?

1. Innowacje materiałowe: nowe zastosowania stopów o wysokiej wytrzymałości
Jakość materiału decyduje o trwałości formy. Obróbka cieplna i wady wewnętrzne ograniczają trwałość zmęczeniową typowych stali formierskich, takich jak H13 i S136. Z drugiej strony, specjalne materiały do ​​drukowania 3D z metalu znacznie poprawiły wydajność, zmieniając swój skład i procedury.
W przemyśle stosuje się stal-o ultrawysokiej wytrzymałości CX (Corrax) i 1.2709 (18Ni300): wytrzymałość na rozciąganie tych dwóch materiałów wynosi 1700 MPa i 2000 MPa, a granica plastyczności przekracza 1600 MPa. Jeśli chodzi o formy wtryskowe, CX wytrzymuje tak samo długo, jak stal S136; jeśli chodzi o formy-do odlewania ciśnieniowego, stal 1.2709 wytrzymuje tak samo długo jak stal H13. Na przykład firma produkująca pojazdy elektryczne wykorzystuje materiał 1.2709 do wykonania-form ciśnieniowych do korpusów akumulatorów. Dzięki projektowi optymalizacji topologii masa formy jest zmniejszona o 40%, a jej żywotność jest prawie 80 000 razy dłuższa, czyli o 40% dłuższa niż w przypadku metod standardowych.
Duży krok naprzód w zakresie trwałości-stopów wysokotemperaturowych: Optisys produkuje formy dysz ze stopów miedzi przeznaczone do bardzo trudnych warunków, np. tarcze turbin do silników lotniczych, przy użyciu technologii DMLS. Wytrzymuje uderzenia w temperaturach do 3000 stopni i ma przewodność cieplną 380 W/(m · K). Jego żywotność jest trzykrotnie dłuższa niż w przypadku typowych metod kucia.
Indywidualne tworzenie specjalnych materiałów
Stop aluminium Al250C wytrzymuje ponad 5000 godzin w wysokiej temperaturze 250 stopni, czyli 50 razy dłużej niż stop aluminium Scalmalloy. Był on często stosowany w elementach konstrukcyjnych przemysłu lotniczego i kosmicznego, gdzie zastąpił niektóre elementy ze stopu tytanu, aby zaoszczędzić pieniądze.
Firma Shanghai Yisu Laser wyprodukowała stal formierską ESU-H13, nowatorski materiał proszkowy. Dzięki ulepszeniu sposobu rozprowadzania węglików żywotność-form odlewniczych wzrosła z 30 000 razy w przypadku technik tradycyjnych do 60 000 razy.
2. Optymalizacja procesu: pełna kontrola łańcucha od projektu do formowania
Nie tylko jakość materiałów wpływa na żywotność formy, ale także na pełną kontrolę procesu, od projektu po formowanie.
Innowacyjna konstrukcja konforemnego kanału wody chłodzącej
Warstwowe funkcje produkcyjne druku 3D w metalu umożliwiają tworzenie wyrafinowanych, konforemnych kanałów chłodzących wewnątrz formy. Dzięki temu temperatura formy jest bardziej wyrównana i waha się od ± 15 stopni do ± 3 stopni. Na przykład firma Broadcom Precision wykonała-formę odlewniczą do korpusu cylindra silnika dla globalnej firmy samochodowej. Optymalizując rozmieszczenie kanałów wody chłodzącej poprzez symulację, czas cyklu skrócono o 35%, współczynnik wypaczeń produktu spadł z 0,8% do 0,15%, wydajność wzrosła do 99,5%, a żywotność formy wzrosła ponad 100 000 razy.
Technologia druku szczepionego jest obecnie wykorzystywana w dojrzały sposób.
Technologia druku szczepionego łączy wydrukowany element 3D z podstawą, dzięki czemu można szybko i łatwo wykonać duże formy. Doświadczenie pokazuje, że druk szczepiony i druk ogólny nie przedłużają trwałości form, chociaż kosztują o 60% mniej. Na przykład funkcja automatycznego szczepienia Huashu High Tech charakteryzuje się dokładnością umieszczania wynoszącą 0,05 mm, co znacznie przyspiesza produkcję.
Zwiększanie dokładności sprzętu wielo-laserowego
Platinum BLT-S450 wykorzystuje cztery technologie synchronicznego skanowania laserowego, dzięki którym proces formowania jest o 300% wydajniejszy. Technologia dynamicznego rozprowadzania proszku utrzymuje również chropowatość powierzchni na poziomie Ra mniejszym lub równym 6,3 μm, co zmniejsza ilość prac polerskich potrzebnych później i zwiększa trwałość formy.
3. Technologia-obróbki końcowej: najlepszy sposób zapewnienia wydajności zmęczeniowej
Na trwałość metalowych form do drukowania 3D duży wpływ mają wady wewnętrzne, takie jak porowatość i brak stopienia. Technika-obróbki końcowej znacznie zwiększa wytrzymałość zmęczeniową form, eliminując wady i poprawiając ich organizację.
Naprawa wad metodą prasowania izostatycznego na gorąco (HIP)
Technologia HIP pozwala uzyskać gęstość materiału bliską 100% poprzez zastosowanie wysokich temperatur i wysokich ciśnień w celu pozbycia się wewnętrznych porów i mikropęknięć. Na przykład jedna z firm lotniczych zastosowała wydrukowane w 3D formy tarcz turbin-HIP, dzięki czemu ich trwałość była o 200% dłuższa w porównaniu z próbkami niepoddanymi obróbce i o 95% dłuższa w porównaniu z typowymi procedurami kucia.
Prawidłowe kontrolowanie procesu obróbki cieplnej
Hartowanie i odpuszczanie: najlepszą równowagę twardości i wytrzymałości formy można uzyskać, regulując temperaturę ogrzewania i szybkość chłodzenia. Na przykład po hartowaniu i odpuszczaniu stal 1.2709 ma twardość 50-52HRC i udarność CVN wynoszącą 7J, która jest wystarczająco mocna do form odlewniczych.
wyżarzanie odprężające: Ta metoda może usunąć wewnętrzne napięcie szczątkowe z dużych form i zapobiec ich pękaniu podczas użytkowania. Na przykład formy produkowane przez urządzenia z serii Huashu High Tech FS273M po wyżarzeniu zmieniają kształt o nie więcej niż 0,05 mm.
Kreatywne wykorzystanie technologii w celu wzmocnienia powierzchni
Wzmocnienie poprzez śrutowanie: kiedy pociski-o dużej prędkości uderzają w powierzchnię formy, tworzą warstwę naprężenia ściskającego, która czyni ją odporniejszą na zmęczenie. Na przykład żywotność określonej matrycy do kucia wzrosła z 20 000 do 50 000 cykli po obróbce śrutowaniem.
Chemiczne chromowanie twarde: Nałóż warstwę twardego chromu o grubości od 0,02 do 0,05 mm na powierzchnię formy. Dzięki temu jest trzykrotnie bardziej odporny na zużycie i sprawdza się w sytuacjach-silnego zużycia.
4. Przykład powszechnego zastosowania: demonstracja branżowa przełomu w żywotności
Przemysł motoryzacyjny: duży krok naprzód firmy Broadcom Precision w-formach odlewniczych
Zintegrowana wkładka formy odlewniczej do druku 3D firmy Broadcom Precision- wytrzymuje ponad 50 000 cykli, wytrzymuje uderzenia o energii 22 J i zapewnia 100% wydajności produktu. Światowa firma samochodowa użyła tej formy do wykonania korpusów akumulatorów. Obniżyło to koszt każdej jednostki o 75% i skróciło czas dostawy z 11 miesięcy do 2 miesięcy.
Lotnictwo: Formy do silników rakietowych dla Przestrzeni Względności
Relativity Space tworzy drukowane w 3D formy dysz ze stopu miedzi przy użyciu sprzętu EOS M400. Formy te rozwiązują problem zbyt odblaskowego stopów miedzi dzięki zastosowaniu technologii zielonego lasera. Żywotność spełnia wymagania projektu Starship firmy SpaceX dotyczące jednej jednostki tygodniowo, a koszt każdego startu spada o 30%.
Precyzyjna optymalizacja form w technologii Xiaomi dla elektroniki użytkowej
Xiaomi Technology i Yisu Laser współpracują nad-formami odlewniczymi do ramek telefonów komórkowych z materiału ESU-H13. Forma wytrzymuje 120 000 razy dłużej niż tradycyjne metody, ponieważ system AI optymalizuje strukturę kanału wody chłodzącej. Dzięki temu Xiaomi może co roku dostarczać ponad 50 milionów egzemplarzy serii 14.
5. Trendy i problemy w branży
Technologia Fusion Trend AI+3Druk D: oprogramowanie Siemens NX wykorzystuje algorytmy AI do automatycznego tworzenia najlepszego układu kanałów wody chłodzącej. Skraca to cykl projektowania z 72 godzin do 8 godzin.
Kompozyt addytywny i addytywny: Sprzęt LASERTEC 65 3D Hybrid firmy DMG MORI łączy „drukowanie” i „frezowanie” z chropowatością powierzchni Ra mniejszą lub równą 0,8 μm.
Wąskie gardło w zastosowaniach-na dużą skalę
Koszt materiałów: proszek ze stali nierdzewnej 316L nadal kosztuje aż 500 dolarów za kilogram, czyli 5 do 8 razy więcej niż w przypadku innych materiałów do kucia.
Niedociągnięcia w normie: Norma ISO/ASTM 52900 obejmuje tylko 30% zastosowań form, a wymagania badawcze dotyczące form o skomplikowanych konstrukcjach wymagają natychmiastowej aktualizacji.
Luka w talentach: globalny przemysł formowania potrzebuje 120 000 więcej inżynierów zajmujących się drukiem 3D, a wyszkolenie nowych talentów zajmujących się kompozytami zajmuje od 3 do 5 lat.