Ar metalinis 3D spausdinimas gali tiesiogiai sukurti pelėsių ertmes?

一, Techninės galimybės: Perėjimas iš laboratorijos į gamybos liniją
1. Visiškas materialinės sistemos aprėptis
Metalo 3D spausdinimas dabar gali būti naudojamas su visomis medžiagomis, kurios paprastai naudojamos formoms gaminti. Pavyzdžiui, naudojant lazerinio miltelių sluoksnio lydymo (LPBF) technologiją galima spausdinti klasikines liejimo medžiagas, įskaitant H13 įrankių plieną, P20 formų plieną ir 1.2709 martensitinį plieną. Tiksliai sureguliavus proceso nustatymus, svarbios priemonės, tokios kaip spausdintų dalių kietumas, tvirtumas ir atsparumas dilimui, atitiko arba viršijo kalimo medžiagų specifikacijas. Pavyzdžiui, viena įmonė naudojo LPBF technologiją formų skylėms iš H13 plieno padaryti. Po terminio apdorojimo kietumas padidėjo iki 52 HRC, o terminio nuovargio trukmė buvo 40% ilgesnė nei įprasto apdorojimo atveju. Jis gali atlikti daugiau nei 500 000 liejimo ciklų.
Įrodyta, kad metalo 3D spausdinimas turi ypatingų pranašumų konkrečių medžiagų srityje. Kadangi žmonės norėjo medžiagų, kurios būtų labai laidios ir atsparios korozijai, bendrovė sukūrė vario -lydinio spausdinimo procesą. Šio proceso šilumos laidumo koeficientas yra iki 380 W/(m · K), kuris yra 25 % didesnis nei tradicinių berilio vario formų. Kadangi žmonės norėjo medžiagų, kurios būtų lengvos, aliuminio ir titano lydinio spausdinimo technologija gali sumažinti pelėsių svorį 30–50%, išlaikant konstrukcijos tvirtumą.
2. Neribota pažanga struktūrinio sudėtingumo srityje
Tradicinę formų gamybą riboja geometrinės atimamojo apdorojimo ribos. Norint sukurti sudėtingas konstrukcijas, reikia naudoti tokius metodus kaip padalijimas, sujungimas ir suvirinimas, todėl formos tampa mažiau tikslios ir sutrumpėja jų eksploatavimo laikas. Metalo 3D spausdinimas gali iš karto padaryti bet kokią sudėtingą formą, ypač naujas, tokias kaip konforminiai aušinimo kanalai, kvėpuojantis plienas ir taškinės matricos užpildymas.
Pavyzdžiui, naudojant tradicinius gręžimo metodus galima padaryti tik tiesias arba paprastas linijas{0}}vandens kanalus. Priešingai, 3D spausdinimas gali sudaryti netaisyklingus vandens kanalus, tokius kaip spiralės, medžio šakos ir biomimetinės lapų gyslų formos, o tai gali pagerinti aušinimo efektyvumą daugiau nei 40%. Pritaikius topologijos optimizuotą kanalo konstrukciją dekoratyvinės juostelės automobilio durelių rėmui formavimui, laikas, kurio prireikė pagaminti vieną gabalą, sumažėjo nuo 120 sekundžių iki 75 sekundžių, o išeiga sumažėjo nuo 89% iki 98%. Kvėpuojantį plieną gaminančios įmonės sugebėjo tiksliai valdyti 0,04 mm diafragmą, naudodamos akytojo sluoksnio spausdinimo technologiją. Tai tris kartus padidino formų išmetimo efektyvumą ir pašalino problemas, tokias kaip suvirinimo linijos ir burbuliukai, atsirandantys, kai įstringa dujos.
3. Nuolat gerinama paviršiaus kokybė ir tikslumas
Ankstyvajam metalo 3D spausdinimui buvo sunku patenkinti didelio tikslumo formų gamybos poreikius, nes tarpsluoksnių sukibimo jėga nebuvo pakankamai stipri, o paviršius buvo per grubus. Tačiau ši problema buvo išspręsta dėl technikos pažangos. Šiuo metu aukščiausios klasės metalo 3D spausdinimo mašinos gali gaminti detales, kurių matmenų tikslumas yra ± 0,05 mm, o paviršiaus šiurkštumas Ra yra mažesnis arba lygus 1,6 μm. Naudojant poliravimą, smėliavimą ir kitus veiksmus, paviršius gali būti lygus kaip veidrodis.
Pavyzdžiui, „Mantle“ „TrueShape“ technologijoje naudojamas „3-ašių CNC apdirbimas+braižymas ir spausdinimas+programinės įrangos projektavimas“ derinys, kad formos ertmės būtų pagamintos labai tiksliai. Šis procesas atspausdina H13 plieno formos ertmę, kurios paviršiaus šiurkštumas Ra yra tik 0,8 μm, o tai reiškia, kad ją galima iš karto panaudoti blizgančiam liejimui įpurškimui, prieš tai nereikia poliruoti. Ši technologija taip pat leidžia spausdinti iš kelių medžiagų, todėl formos paviršius gali padengti dilimui atsparią dangą. Dėl to pelėsiai gali tarnauti daugiau nei tris kartus ilgiau nei tradiciniai metodai.
2, Pramoninė praktika: nuo idėjų išbandymo iki jų panaudojimo dideliu mastu
1. Automobilių liejimo formos: dviguba sąnaudų ir efektyvumo revoliucija
Metalo 3D spausdinimas perėjo už idėjos patikrinimo etapo ir tapo plataus masto -naudojimu automobilių liejimo srityje. Viena automobilius gaminanti įmonė naudoja LPBF technologiją, gamindama formas variklių cilindrų galvutėms. Įpurškimo liejimo ciklas yra 37,2% trumpesnis, o kiekvienos prekės kaina yra 22% mažesnė, kai patobulinama konforminio aušinimo vandens kanalo konstrukcija. Dar įspūdingiau yra tai, kad naudojant šią technologiją galima „vieną kartą suformuoti“ formas, nelaukiant, kol forma atsidarys. Tai sutrumpina naujų produktų kūrimo laiką nuo 6 iki 2 mėnesių ir žymiai pagreitina reakcijos laiką rinkoje.
Metalinis 3D spausdinimas taip pat puikiai tinka lengvoms formoms gaminti. Tam tikra naujų energetinių transporto priemonių įmonė gamina akumuliatoriaus dėklo formas naudodama aliuminio lydinio spausdinimo technologiją. Formos svoris sumažinamas 45%, o liejimui sunaudojama energija sumažinama 18%, išlaikant formos tvirtumą. Forma praėjo 200 000 liejimo ciklų, ji veikia gerai ir yra patikima.
2. Medicininės formos: geriausias būdas padaryti daiktus tiksliai taip, kaip norite
Medikų profesijai reikalingos labai specifinės ir individualizuotos formos, o metalo 3D spausdinimas yra geriausias būdas tai padaryti. Įmonė, gaminanti formas ortopediniams implantams, naudoja kobalto chromo lydinio spausdinimo technologiją, kad gamintų formas, kurios yra „specifinės paciento atžvilgiu“. Skaitmeninis pelėsio modelis sukuriamas iš karto, naudojant kompiuterinės tomografijos nuskaitymo duomenis iš paciento. Po 3D spausdinimo formos tikslumas gali siekti 0,02 mm, o tai reiškia, kad jis tiksliai priglunda prie paciento kūno. Šis metodas buvo naudojamas daugiau nei 5000 procedūrų, todėl laikas, per kurį pacientai atsigauna po operacijos, sumažėjo 30%, o komplikacijų skaičius - iki mažiau nei 1%.
Metalinis 3D spausdinimas taip pat turi aiškių privalumų medicinos prietaisų formų srityje. Tam tikra įmonė gamina širdies stento formas, naudodama titano lydinio spausdinimo technologiją. Trombozės rizika labai sumažėja, kai pelėsio ertmės paviršius yra kuo lygesnis, o tai sumažina stento paviršiaus šiurkštumą Ra iki Mažesnio arba lygaus 0,2 μm. Ši forma buvo sertifikuota FDA ir yra pirmoji pasaulyje 3D-atspausdinta širdies stento forma.
3. Orlaivių ir erdvės liejimo formos: geriausias -našių medžiagų panaudojimas
Orlaivių pramonei reikia formų, kurios atlaikytų aukštą temperatūrą, būtų labai tvirtos ir labai lengvos. Metalinis 3D spausdinimas yra naujas būdas tai padaryti. Tam tikra įmonė gamina orlaivių variklių menčių formas, naudodama nikelio -lydinio spausdinimo technologiją. Formos svoris sumažinamas 35%, optimizuojant grotelių užpildymo struktūrą, ir ji išlieka stabili aukštoje 1200 laipsnių temperatūroje. Forma buvo išbandyta 2000 terminių ciklų, o jos veikimas yra daug geresnis nei įprastų liejimo formų.
Metalinis 3D spausdinimas taip pat labai gerai veikia gaminant formas palydovinėms dalims. Viena įmonė gamina palydovinio laikiklio formas naudodama aliuminio lydinio spausdinimo technologiją. Naudojant topologijos optimizavimo dizainą, formų svoris sumažinamas 60 %, o svoris išlieka, o tai sumažina raketų paleidimo išlaidas. Ši forma buvo naudojama gaminant daugiau nei 10 palydovų ir veikia gerai bei nuosekliai.