Czy przemysł form będzie korzystał ze stopu tytanu do drukowania 3D?

一, Korzyści technologiczne druku 3D przy użyciu stopu tytanu i jego przydatności do potrzeb form
1. Umiejętność wykonywania skomplikowanych konstrukcji
Każdego dnia przemysł form potrzebuje coraz bardziej skomplikowanych wewnętrznych kanałów przepływowych i lekkich konstrukcji kratowych. Jednak standardowe metody przetwarzania są ograniczone ścieżkami narzędzi i konstrukcją formy, co utrudnia tworzenie-precyzyjnych i skomplikowanych struktur. Dzięki drukowi 3D ze stopu tytanu możesz układać materiały warstwa po warstwie, tworząc trójwymiarowe modele-. Pozwala to na tworzenie kanałów wewnętrznych, struktur o cienkich-ściankach i nieregularnych kanałów chłodzących, których nie da się wykonać starszymi metodami. Na przykład w formach wtryskowych konforemne kanały chłodzące mogą skrócić cykl wtrysku o 30% do 50% i zwiększyć wydajność produktu. Stopy tytanu, takie jak stal formierska XM-7, mają wysoką przewodność cieplną wynoszącą 30 W/(m·K), co sprawia, że ​​jeszcze lepiej chłodzą się i idealnie nadają się do wysokiej klasy form.
2. Korzyści z wydajności materiału
Stopy tytanu są mocne i lekkie, dzięki czemu formy mogą wytrzymać dłużej i być łatwiejsze w użyciu. Na przykład stal martenzytyczna 1.2709 (18Ni300) ma wytrzymałość na rozciąganie 2000 MPa i twardość 50–52 HRC. Nadaje się do-form matrycowych-poddawanych dużym naprężeniom i ma ponad trzykrotnie dłuższą trwałość niż zwykła stal H13. Ponadto odporność stopów tytanu na korozję (np. stabilność stali nierdzewnej 316L w wilgotnych warunkach) może zmniejszyć częstotliwość czyszczenia form i zmniejszyć koszty ich użytkowania w miarę upływu czasu.
3. Personalizacja i szybkie zmiany
Wykonanie formy często wymaga przeprowadzenia wielu eksperymentów i zmian, a tradycyjne metody zajmują dużo czasu i dużo kosztują. Modele cyfrowe można wykorzystać do bezpośredniego druku 3D ze stopu tytanu, a produkcję i weryfikację prototypów form można wykonać w ciągu zaledwie kilku dni. Skraca to czas potrzebny na badania i rozwój. Na przykład firma produkująca części samochodowe wykorzystuje druk 3D ze stopu tytanu, aby skrócić czas tworzenia form z 8 tygodni do 2 tygodni i sprawić, że formy będą o 30% lżejsze, projektując je o strukturze siatkowej. Oszczędza to energię i ułatwia przebieg procesu.
2, Typowe sposoby wykorzystania druku 3D ze stopu tytanu w branży form
1. Formy do wtrysku
Ponieważ stop tytanu ma wysoką przewodność cieplną i jest odporny na korozję, jest najlepszym materiałem na formy wtryskowe. Na przykład w przypadku form do wnętrz samochodów formy wykonane przy użyciu proszku stali nierdzewnej 316L i technologii SLM, wraz z konformalną konstrukcją kanału wody chłodzącej, skracają cykl formowania wtryskowego ze 120 sekund do 75 sekund i zwiększają wydajność do 98%. Formy ze stopu tytanu doskonale nadają się również do polerowania powierzchni, co jest ważne przy wytwarzaniu-precyzyjnych przedmiotów, takich jak soczewki optyczne.
2. Formy do odlewania ciśnieniowego
Formy do odlewania ciśnieniowego muszą być w stanie wytrzymać-erozję metalu w wysokiej temperaturze i cykle naprężeń termicznych. Odporność stopów tytanu na pękanie termiczne i zużycie może znacznie wydłużyć żywotność formy. Po obróbce cieplnej forma odlewnicza ze stopu aluminium-zadrukowana proszkiem 1.2709 ma twardość 50HRC i zachowuje solidną konstrukcję nawet po 60 000-cyklach odlewania. Oznacza to 200% wzrost trwałości użytkowej w porównaniu do typowych form ze stali H13.
3. Forma do opon gumowych
Odporność na zużycie i stabilność termiczna stopu tytanu może poprawić dokładność form gumowych używanych do wykonywania wzorów. Forma proszkowa ze stali nierdzewnej CX (Corrax) wykonana w technologii SLM ma stopień polerowania A2. Siatkowa konstrukcja nośna zmniejsza ciężar formy o 30% i poprawia dokładność odwzorowania wzoru z dokładnością do 0,01 mm, czyli tego, czego potrzebują-opony z wyższej półki.
4. Formy dla medycyny
Fakt, że stop tytanu jest biokompatybilny, zapewnia mu szczególną przewagę w dziedzinie form medycznych. Na przykład wydrukowane w 3D formy płytek kostnych ze stopu tytanu można dostosować do potrzeb każdego pacjenta, tworząc modele form bezpośrednio na podstawie danych z tomografii komputerowej. Skraca to czas potrzebny na przygotowanie się do operacji i sprawia, że ​​implanty są bardziej elastyczne.
3, Problemy, jakie napotyka druk 3D ze stopu tytanu w branży form
1. Koszt materiałów jest wysoki
Koszt proszku ze stopu tytanu jest znacznie wyższy niż w przypadku zwykłej stali formierskiej. Na przykład proszek 1,2709 kosztuje około 800 juanów za kilogram, czyli trzy razy więcej niż proszek 316L, który kosztuje 260 juanów za kilogram. Formy ze stopów tytanu wytrzymują dłużej, ale przede wszystkim wysoki koszt ich wykonania sprawia, że ​​trudno jest je stosować na dużą skalę.
2. Utrzymanie stabilności procesu i rozwiązywanie problemów
Występują problemy z drukowaniem 3D stopów tytanu, takie jak sferoidyzacja, pęknięcia i porowatość, które sprawiają, że forma jest mniej skuteczna. Na przykład w technologii SLM, jeśli proszek nie przepływa wystarczająco dobrze, warstwy nie będą dobrze połączone, a komponenty muszą być lepsze poprzez zmianę ustawień drukowania (takich jak moc lasera i prędkość skanowania) oraz-obróbki końcowej (takiej jak prasowanie izostatyczne na gorąco).
3. Koszty sprzętu i-obróbki końcowej
Wysokiej klasy-drukarki 3D ze stopu tytanu, takie jak EOS M400-4, kosztują ponad 10 milionów juanów i wymagają systemu ochrony przed gazem obojętnym oraz precyzyjnego urządzenia do kontroli temperatury. To znacznie utrudnia ich użytkowanie. Ponadto formy ze stopu tytanu wymagają obróbki po ich wykonaniu, co zwiększa koszty i czas ich wykonania.