Kokia yra įrankių plieno taikymo perspektyva liejimo metalo 3D spausdinimui?

一, didelis žingsnis į priekį technologijų srityje: nuo „funkcijų įgyvendinimo“ iki „našumo šuolio“
1. Gebėjimas kurti sudėtingas konstrukcijas
Gaminant formas senoviniu būdu{0}} naudojami tokie metodai kaip CNC apdirbimas ir elektros išlydžio apdirbimas (EDM), todėl sunku sukurti sudėtingas formas, pvz., konformiškus aušinimo vandens kanalus ir vidines sutvirtinimo briaunas. Lydant metalo miltelius sluoksnis po sluoksnio, LPBF technologija gali tiesiogiai atspausdinti integruotas sudėtingas struktūras. Pavyzdžiui, gamindama formas hibridinės transmisijos korpusui, „Toyota“ naudojo „Fraunhofer ILT“ portalinę didelę LPBF įrangą ir naują įrankių plieną L-40, kad pagamintų formų įdėklus su spiralės formos aušinimo vandens kanalais. Dėl šios struktūros formos temperatūra tolygesnė 40%, greičiau atvėsinama 30%, sumažinamas gaminio susitraukimas 67%, o išeiga padidinama iki 98%.
2. Medžiagų veikimo tobulinimas
Kai spausdinate 3D įrankį iš plieno, turite išspręsti tokias problemas kaip įtrūkimai ir liekamoji įtampa. Taikydamas trumpų lazerinių impulsų technologiją, AGH technologijos universitetas Lenkijoje per pusę sumažino karštojo darbo įrankių plieno H11 įtrūkimų tankį. Jie taip pat kontroliavo likutinį austenito kiekį, kad kietumo svyravimų diapazonas būtų ± 5 HV. Desktop Metal taip pat sukūrė Single Shot Jet (SPJ) technologiją, kuri greitai sukuria D2 įrankių plieno prototipus dideliu greičiu purškiant metalo miltelių ir rišiklio mišinį. Jis spausdina 100 kartų greičiau nei įprastas LPBF, o medžiagos tankis yra 99,5%, todėl jis atsparesnis nusidėvėjimui nei įprastos kaltinės dalys.
3. Įvairių dalykų gaminimo būdų derinys
3D spausdinimo įrankių plienas dažniausiai naudojamas kartu su kitais būdais, pvz., CNC apdirbimu ir šratiniu šlifavimu, kad būtų sukurtas vienas procesas, vadinamas "addityviniu atimtuvu". Pavyzdžiui, „Yisu Company“ naudoja LPBF, kad spausdintų pagrindines funkcines formų dalis, įskaitant konformiškus aušinimo įdėklus. Vėliau šios dalys CNC tiksliai apdirbamos iki Ra paviršiaus šiurkštumo<0.4 μ m, which extends the life of the mold from 200,000 cycles to 500,000 cycles. This mode keeps the design freedom of 3D printing while still meeting the rigorous standards for accuracy and surface quality that molds need.
2, Paklausa pramonėje: nuo „aukštos-galybės tinkinimo“ iki „masto pritaikymo“
1. Automobilių pramonė: lengva ir orientuota į darbų atlikimą
Automobilio formos gamybos kaina sudaro 30–40 % visų automobilio kūrimo išlaidų, o procesas gali užtrukti nuo 6 iki 12 mėnesių. 3Dėl įrankinio plieno spausdinimo šis ciklas gali sutrumpėti. Pavyzdžiui, „B&J Specialty“ naudoja LPBF technologiją automobilių vamzdynų formų įdėklams gaminti. Tai sutrumpina aušinimo ciklo laiką nuo 1 minutės iki 40 sekundžių, padidina gamybos efektyvumą 30 % ir pailgina formos tarnavimo laiką 25 %. Didėjant lengvų naujų energetinių transporto priemonių poreikiui, taip pat išaugs įrankinio plieno 3D spausdinimo formose, pvz., akumuliatoriaus laikikliais ir variklių korpusuose, naudojimas.
2. Medicinos sritis: specifiniai ir individualizuoti poreikiai
Medicininės formos turi atitikti labai griežtus standartus, pavyzdžiui, būti biologiškai suderinamos ir labai tikslios. Naudojant topologijos optimizavimo dizainą, įrankinio plieno 3D spausdinimas gali sudaryti lengvąsias ir naudingas formas. Pavyzdžiui, odontologijos įmonė gamina nematomas ortodontinio prietaiso formas, naudodama μ-LPBF technologiją, kurios spausdinimo tikslumas yra 2–5 μm. Ortodontinės jėgos pasiskirstymo nuoseklumas padidėja 40%, naudojant konformišką aušinimo dizainą, o paciento prisitaikymo greitis siekia nuo 85% iki 98%. Be to, 3D spausdinimas naudojant įrankių plieną taip pat gali būti naudojamas didelės vertės gaminiams, pvz., chirurginiams kreiptuvams ir implantų formoms, gaminti.
3. Buitinė elektronika: greitas kartojimas ir mažų partijų kūrimas
Buitinė elektronika turi trumpą eksploatavimo laiką, o pelėsiai dažnai atnaujinami. Naudodami 3D spausdinimą iš įrankinio plieno, galite greitai atlikti „dizaino spausdinimo testo“ procesą. Pavyzdžiui, tam tikra 3C gaminių formų gamykla gamina mobiliųjų telefonų rėmelių formas su LPBF. Dėl to konstrukcija pralaidi orui su 0,04 mm anga išmetimo srityje, sumažina įpurškimo slėgį 30%, o pelėsių tarnavimo laiką padidina 40%. Šis metodas padeda įmonėms greitai prisitaikyti prie pokyčių rinkoje ir sumažinti per daug atsargų riziką.
3, materialinės naujovės: nuo „vieno našumo“ iki „daugia{1}} funkcinio integravimo“
1. Naujo įrankių plieno gamyba
Medžiagų pardavėjai gamina specialius įrankių plieno miltelius, nes veikia 3D spausdinimas. Pavyzdžiui, įrankių plienas L-40, kurį kartu dirbo Fraunhofer ILT ir Toyota, sukuria gerą kompromisą tarp didelio kietumo (HRC 52–55) ir gero kietumo, reguliuodamas legiruojamųjų elementų, tokių kaip Cr, Mo ir V, kiekį. Ši medžiaga gali išlikti 80 % tvirta net esant labai aukštai temperatūrai, pvz., 60 °C. liejimo formos.
2. Konstrukcija iš daugiau nei vienos medžiagos
3D spausdinimas naudojant įrankinį plieną keičiasi nuo vienos medžiagos naudojimo į daugiau nei vieną. Pavyzdžiui, kai įmonė spausdina formas naudodama LPBF, ant formos ertmės paviršiaus padengia vario lydinio dangą, kad ji greitai atvėstų, nes varis pasižymi dideliu šilumos laidumu. Pagrindiniame korpuse naudojamas įrankių plienas, siekiant užtikrinti, kad jis tvirtas. Dėl šios sudėtinės struktūros forma tarnauja 60 % ilgiau ir nebereikia atlikti tolesnių intarpų.
3. Išmaniųjų medžiagų naudojimas
Kai jutikliai naudojami su įrankinio plieno 3D spausdinimu, realiuoju laiku-galima stebėti ir prisitaikyti prie formų. Pavyzdžiui, medicinos įmonė įdėjo temperatūros jutiklius į LPBF{3}}spausdintas formas ir naudojo AI algoritmus, kad realiuoju laiku pakeistų įpurškimo parametrus. Dėl to produktai tapo 50% nuoseklesni. Ateityje įrankinio plieno 3D spausdinimo formos galės savaime-sureguliuoti ir pataisytis{9}}dėl išmaniųjų medžiagų, pvz., formų lydinių ir savaime{10}}gyjančių medžiagų.