Jaké jsou běžné procesy 3D tisku kovů při výrobě forem?

一, Technologie tavení práškového lože: to znamená vysokou přesnost a komplikovanou strukturu.
Technologie tavení práškového lože využívá k selektivnímu roztavení vrstev kovového prášku-paprsky s vysokou energií. Nyní je to nejběžnější typ postupu používaného při výrobě forem. Některé příklady těchto technologií zahrnují selektivní laserové tavení (SLM) a tavení elektronovým paprskem (EBM).
1. Technologie SLM: změna hry-pro systémy chlazení forem
SLM používá vysokovýkonné{0}}laserové paprsky k roztavení kovového prášku jednu vrstvu po druhé. Takto lze vyrobit kovové díly s hustotou přes 99,9 %. Konstrukce konformních chladicích kanálů je místem, kde se při výrobě forem projevuje jeho základní hodnota. Postupy vrtání omezují tradiční kanály chlazení forem na lineární nebo jednoduché klikaté vzory, což je při chlazení snižuje. Technologie SLM dokáže vytvořit vodní kanály, které nejsou rovné, jako jsou spirály a dendrity. Díky tomu je chlazení o více než 40 % účinnější. Když například telefony Huawei přešly na topologicky-optimalizovaný design kanálku formy rámu, výroba jednoho kusu trvala ze 120 sekund na 75 sekund a výnosnost se zvýšila z 89 % na 98 %.
2. Technologie EBM: nejlepší způsob výroby forem pro vysokoteplotní-slitiny
Technologie EBM využívá elektronový paprsek k roztavení kovového prášku ve vakuu. Jeho speciální výhody jsou:
Přizpůsobivost materiálu: Funguje dobře s aktivními kovy, jako jsou slitiny titanu a vysokoteplotní slitiny na -niklové bázi-. Tyto kovy se běžně používají ve špičkových-formách, jako jsou formy používané v leteckých a automobilových motorech.
Řízení zbytkového napětí: Rychlost skenování elektronovým paprskem je poměrně vysoká, což může výrazně snížit tepelné namáhání a možnost deformace formy.
Jak dobře jsou věci vyrobeny: Hustota energie elektronového paprsku je 3 až 5krát vyšší než u laseru a rychlost tisku je o 30 % až 50 % rychlejší než u SLM.
Formy z titanové slitiny společnosti Platinum pro letecké motory jsou vyrobeny pomocí technologie EBM, která přidává komplikované aerodynamické kanály. Formy tak vydrží déle (z 8000 na 25000 cyklů) a jsou o 42 % lehčí.
2, Technologie řízeného nanášení energie: Skvělý způsob, jak opravit velké formy a vyrobit věci aditivně
Technologie řízeného nanášení energie je dobrá pro výrobu a fixaci velkých forem, protože může pohybovat kovovým práškem nebo drátem a současně nanášet taveninu. Laser near net shape (LENS) a oblouková aditivní výroba (WAAM) jsou dvě z jeho hlavních metod.
1. Technologie LENS: nový způsob výroby forem z gradientního materiálu
Technologie LENS umožňuje plynulou výměnu různých materiálů z jednoho na druhý tavením kovových částic a jejich současným pohybem koncentrovaným laserovým paprskem. Tato technologie se používá k výrobě forem pro tlakové lití-s funkčně odstupňovanými strukturami v procesu-výroby forem:
Povrchová vrstva: velmi pevná a velmi odolná vůči opotřebení Aby byla forma odolnější vůči opotřebení, je použita slitina kobaltu a chrómu.
Vrstva jádra: Použití hliníkové slitiny, která je pevná a má nízkou{0}}hustotu, aby byla forma lehčí a lépe se zbavovala tepla.
Ve srovnání se standardními homogenními materiály tato gradientní struktura prodlužuje životnost formy 2–3krát a spotřebuje o 15–20 % méně energie.
2. Technologie WAAM: Nákladově-efektivní způsob výroby velkých forem
WAAM má následující vlastnosti: využívá elektrický oblouk jako zdroj tepla k tavení kovového drátu.
Nízké náklady na materiály: Kovový drát stojí pouze jednu-třetinu až jednu-polovinu než práškové materiály.
Vysoká sedimentační účinnost: každou hodinu lze uložit 3–5 kg kovu, což stačí na výrobu masivních forem o šířce metr.
Silná opravná schopnost: může opravit praskliny a opotřebení přímým ukládáním materiálů na stávající formy.
Jistá automobilka použila technologii WAAM k upevnění formy na válec motoru 2 tuny. To snížilo náklady na opravu o 68 % ve srovnání s pořízením nové formy a zkrátilo dobu opravy ze 45 dnů na 7 dnů.
3, Technologie nástřiku lepidla: způsob, jak zefektivnit malé-formy
Technologie nástřiku lepidla rozprašuje lepidlo pouze tam, kde je potřeba přichytit částice kovového prášku. Po odmaštění a slinování vytváří husté kovové kusy. Tato technologie se pohybuje kolem rozměrových limitů technologie tavení práškového lože, což z ní činí nejlepší řešení pro výrobu malých forem.
1. Výhody z hlediska technologie
Rychlá produkce: Není třeba tavit každou vrstvu zvlášť a rychlost tisku je 5–10krát rychlejší než u SLM.
Vysoká spotřeba materiálu: Nevázaný prášek lze recyklovat 100 % času, což snižuje náklady na materiál o 30 % až 40 %.
Velká geometrická volnost: může vyrábět formy s komplikovanou geometrií vnitřní dutiny, včetně forem pro vstřikování plastů s konformním chlazením.
2. Příklady použití
Konkrétní společnost vyrábějící zdravotnická zařízení používá technologii nástřiku lepidla k výrobě zakázkových forem pro ortopedické implantáty. Náklady na výrobu jedné formy klesly z 12 000 juanů na 4 800 juanů a doba potřebná k výrobě formy se zkrátila ze šesti měsíců na 50 dní. Tato technologie se také běžně používá v oblastech, jako jsou formy na šperky a přesné elektronické formy. Pomáhá výrobě forem posunout se směrem k větší flexibilitě a přizpůsobení.
4, Budoucnost výroby forem je multi{1}}procesní integrace.
Jak technologie pokročila, jediný proces již nestačí k uspokojení různých požadavků na výrobu forem; proto se spojení několika procesů ukázalo jako nová trajektorie v tomto odvětví.
SLM+CNC kompozitní zpracování: Nejprve použijte SLM k tisku polotovaru formy. Poté použijte CNC pro přesné obrábění, které vyrovnává rychlost lisování s přesností povrchu.
Kombinace LENS a tepelného zpracování: Během procesu nanášení LENS se současně provádí kalení laserem, aby se zvýšila tvrdost povrchu formy na více než 55 HRC.
Nástřik lepidla plus zhuštění HIP: Izostatické lisování za tepla (HIP) zbaví vnitřní póry v dílech, které byly potaženy lepidlem. Díky tomu je hustota formy přes 99,5 %.