Jaké jsou běžně používané kovové 3D tiskové materiály pro výrobu forem?

1. Zápustková ocel: klíč k vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení
Formovací ocel je hlavním materiálem používaným v kovovém 3D tisku pro výrobu forem. Je velmi robustní, odolný proti opotřebení a korozi, což z něj dělá nejlepší volbu pro postupy tváření za tepla, jako je tlakové-lití a vstřikování. Pomocí formovací oceli a technologie 3D tisku je možné vyrábět složité konstrukce, které se obtížně vyrábějí tradičními metodami, jako jsou:
Specifická forma na nárazník vozidla používá spirálový flexibilní vodní kanál vyrobený z 3D tištěné formovací oceli. To snižuje teplotní rozdíl mezi jádrem a povrchem ze 45 stupňů na 8 stupňů, zkracuje dobu chlazení o 30 % a snižuje míru deformace produktu z 8 % na 0,5 %.
Lehká forma: Forma na spotřební elektroniku byla o 42 % lehčí a přitom stále pevná. To bylo provedeno optimalizací tvaru formy. Současně je nyní více místa pro okruh chladicí vody a cyklus vstřikování se zkrátil o 25 %.
Integrovaná výroba horkých trysek: Tepelná expanze a smršťování může snadno způsobit mezery a praskliny v tradičních horkých tryskách, protože se skládají z mnoha sekcí. 3D tisková ocel na formování za horka může celkově zlepšit práci při formování horkých trysek, omezit chyby při montáži a kvalitu vstřikovaných předmětů učinit stabilnější.
2. Titanová slitina: dvojnásobný pokrok v tom, že je lehká a odolná vůči korozi
Vzhledem k tomu, že jsou slitiny titanu pevné, lehké a odolné vůči korozi, jsou velmi užitečné při-výrobě forem nejvyšší třídy. Některé z nejběžnějších použití pro to jsou:
Letecká forma: Forma na list leteckého motoru je složena z 3D-vytištěné titanové slitiny, která má mřížkovou strukturu, díky níž je lehká a pevná a zároveň je odolnější vůči vysokým teplotám až do 600 stupňů .
Formy lékařských implantátů: Titanová slitina je skvělým materiálem pro formy ortopedických implantátů, protože je biokompatibilní. Personalizovaná forma kyčelního kloubu vyrobená pomocí 3D tisku má porézní strukturu, která pomáhá kostem srůstat dohromady a zkracuje dobu zotavení pacienta o 40 %.
Optimalizace komplexního průtokového kanálu: Nová forma pro baterii elektrického vozidla využívá technologii 3D tisku z titanové slitiny. Uvnitř jádra formy jsou kanály s příčným průtokem navrženy tak, aby zlepšily účinnost proudění chladicí kapaliny o 50 % a rovnoměrnost teploty baterie o 20 %.
3. Hliníková slitina: dobrá kombinace lehkosti a vedení tepla
Hliníková slitina je nejlepším materiálem pro výrobu forem, protože je lehká, dobře vede teplo a lze ji recyklovat. Vytváří dobrou rovnováhu mezi náklady a účinností. Může být použit v následujících situacích:
Forma automobilových součástek: Forma pro hlavu válců daného motoru je složena z hliníkové slitiny, která byla vytištěna 3D. Díky biomimetické mřížkové struktuře je o 28 % lehčí. Silná tepelná vodivost hliníkové slitiny se zároveň využívá ke zkrácení doby chlazení o 15 % a nákladů na výrobu jednoho kusu o 18 %.
Forma na elektronické spotřební zboží: Forma na středový rám pro určitý smartphone je vyrobena pomocí 3D tisku z hliníkové slitiny a má stěny silné pouze 0,3 mm. Cyklus vstřikování se zkrátí ze 45 sekund na 32 sekund a výtěžnost produktu se zvýší až na 99,2 % v kombinaci s flexibilní vodní cestou.
Ověření rychlé iterace: Hliníková slitina je skvělý materiál pro výrobu prototypů forem, protože je levná. Společnost, která vyrábí domácí spotřebiče, použila k testování svých produktů 3D-vytištěné formy z hliníkové slitiny. Tím se zkrátila doba výroby produktu z 8 týdnů na 3 týdny a náklady na změnu designu o 70 %.
4. Slitiny na bázi niklu-: ochrana výkonu v drsných podmínkách
Slitiny na bázi niklu-jsou nezbytné při výrobě forem, které odolávají vysokým teplotám a tlakům, protože odolávají oxidaci a korozi. Běžně se používá pro:
Forma leteckého motoru: Specifická forma na lopatky turbíny je vyrobena ze slitiny na bázi niklu-, která zvládne teploty až 1200 stupňů a tlaky až 100 MPa. Vydrží třikrát déle než běžné formy a jeho hmotnost byla snížena o 22 % díky designu topologické optimalizace.
Forma hlavního čerpadla pro jadernou energii: Slitiny na bázi niklu-jsou hlavním materiálem forem pro zařízení pro jadernou energetiku, protože jsou schopny odolat záření. Pomocí 3D tisku byla vyrobena forma oběžného kola pro hlavní čerpadlo jaderné elektrárny s komplikovanými průtokovými kanály. Díky tomu bylo chlazení o 40 % účinnější a přitom stále vyhovovalo potřebám těsnění ve velmi drsných podmínkách.
Specifická reakční forma na kotlík používá technologii 3D tisku ze slitiny niklu-, aby byla její struktura stabilní v korozivních podmínkách. Cyklus údržby se prodloužil z každých tří měsíců na každých osmnáct měsíců a celkové náklady na životní cyklus se snížily o 65 %.
5. Slitina mědi: maximální využití tepelné vodivosti
Slitiny mědi jsou skvělé pro výrobu forem, které potřebují rychle přenášet teplo, protože dobře vedou teplo a elektřinu. Některá z míst, kde jej lze použít, jsou:
Forma na balení polovodičů je vyrobena z 3D tištěné měděné slitiny. Účinnost chlazení se zlepšila o 80 % díky designu kanálu na úrovni mikrometrů-. Tím se zkrátí balicí cyklus z 12 sekund na 5 sekund a zvýší se výrobní kapacita jedné-linky o 140 %.
Slitina mědi má vysokou tepelnou vodivost, což znamená, že může rychle šířit svařovací teplo a zabránit deformaci obrobku. Díky 3D tisku průtokových kanálů ze slitiny mědi zvýšila svařovací forma pro nový bateriový modul energetického vozidla výtěžnost svařování z 92 % na 98,5 %.
Mikroforma tepelného výměníku: Forma modulu rozptylu tepla pro určitou základnovou stanici 5G využívá technologii 3D tisku ze slitiny mědi, aby vytvořila strukturu, která je přesně správná, s tloušťkou stěny 0,1 mm a průměrem kanálu 0,3 mm. Účinnost odvodu tepla je třikrát vyšší než u typických konstrukcí.