Jaká je vyhlídka na uplatnění nástrojové oceli při 3D tisku na kovové formy?

一, Velký krok vpřed v technologii: od „implementace funkcí“ k „výkonovému skoku“
1. Schopnost vytvářet složité struktury
Výroba forem starým-způsobem využívá metody, jako je CNC obrábění a elektroerozivní obrábění (EDM), což ztěžuje vytváření komplikovaných tvarů, jako jsou konformní kanály chladicí vody a vnitřní výztužná žebra. Tavením kovového prášku vrstvu po vrstvě může technologie LPBF přímo tisknout integrované komplikované struktury. Například při výrobě forem pro skříň hybridní převodovky použila Toyota portálové velké LPBF zařízení Fraunhofer ILT a novou nástrojovou ocel L-40 k výrobě vložek forem se spirálovitými kanály chladicí vody. Tato struktura činí teplotu formy rovnoměrnější o 40 %, urychluje její ochlazování o 30 %, snižuje smršťování produktu o 67 % a zvyšuje výtěžnost na 98 %.
2. Zlepšení fungování materiálů
Při 3D tisku nástrojové oceli, musíte opravit problémy, jako je praskání a zbytkové napětí. Díky technologii krátkých laserových pulzů snížila AGH University of Technology v Polsku hustotu trhlin u nástrojové oceli H11 pro práci za tepla na polovinu. Kontrolovali také obsah zbytkového austenitu, aby udrželi rozsah kolísání tvrdosti na ± 5HV. Desktop Metal také vytvořil technologii Single Shot Jet (SPJ), která rychle vyrábí prototypy nástrojové oceli D2 nástřikem směsi kovového prášku a pojiva při vysokých rychlostech. Tiskne 100krát rychleji než běžné LPBF a hustota materiálu je 99,5 %, díky čemuž je odolnější vůči opotřebení než běžné kované díly.
3. Mix různých způsobů, jak věci vyrábět
Nástrojová ocel pro 3D tisk se běžně provádí spolu s dalšími technikami, jako je CNC obrábění a brokování, aby se vytvořil jediný proces nazývaný „aditivní subtraktivní“. Společnost Yisu Company například používá LPBF k tisku základních funkčních částí forem, včetně konformních chladicích vložek. Tyto díly jsou následně CNC přesně opracovány na drsnost povrchu Ra<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, Poptávka v oboru: od „špičkového{1}} přizpůsobení“ po „škálovatelné aplikace“
1. Automobilový průmysl: Lehký a zaměřený na dovádění věcí
Náklady na výrobu automobilové formy jsou 30 až 40 % celkových nákladů na vývoj automobilu a proces může trvat 6 až 12 měsíců. 3D tisk nástrojové oceli může tento cyklus výrazně zkrátit. Například B&J Specialty využívá technologii LPBF k výrobě vložek forem pro automobilová potrubí. To zkracuje dobu chladicího cyklu z 1 minuty na 40 sekund, zvyšuje efektivitu výroby o 30 % a prodlužuje životnost formy o 25 %. S rostoucí potřebou lehkých nových energetických vozidel poroste i používání 3D tisku z nástrojové oceli ve formách, jako jsou držáky baterií a kryty motorů.
2. Lékařský obor: specifické a individualizované požadavky
Lékařské formy musí splňovat velmi náročné normy, jako jsou biokompatibilní a velmi přesné. Prostřednictvím návrhu optimalizace topologie může 3D tisk z nástrojové oceli vyrábět formy, které jsou lehké a užitečné. Například stomatologická společnost vyrábí neviditelné formy pro ortodontická zařízení pomocí technologie μ-LPBF, která má přesnost tisku 2–5 μm. Konzistence distribuce ortodontické síly je zlepšena o 40 % s konformním designem chlazení a míra adaptace pacienta se pohybuje od 85 % do 98 %. Kromě toho lze 3D tisk pomocí nástrojové oceli použít také k výrobě- vysoce hodnotných předmětů, jako jsou chirurgická vodítka a formy na implantáty.
3. Spotřební elektronika: Rychlá iterace a výroba malých sérií
Spotřební elektronika má krátkou životnost a často dochází k aktualizacím forem. S 3D tiskem z nástrojové oceli můžete rychle projít procesem „testu tisku návrhu“. Například jistá továrna na výrobu forem 3C vyrábí formy na rámy mobilních telefonů s LPBF. Díky tomu je struktura prodyšná s otvorem 0,04 mm v oblasti výfuku, snižuje vstřikovací tlak o 30 % a prodlužuje životnost formy o 40 %. Tato technika pomáhá podnikům rychle se přizpůsobit změnám na trhu a snížit nebezpečí, že budou mít příliš velké zásoby.
3, Materiální inovace: Od „jednotlivého výkonu“ k „Multi{1}}funkční integraci“
1. Výroba nové nástrojové oceli
Dodavatelé materiálů vyrábějí speciální prášek z nástrojové oceli kvůli tomu, jak funguje 3D tisk. Například nástrojová ocel L-40, na které společně pracovali Fraunhofer ILT a Toyota, představuje dobrý kompromis mezi vysokou tvrdostí (HRC 52–55) a dobrou houževnatostí úpravou množství legujících prvků, jako je Cr, Mo a V. Tento materiál může zůstat z 80 % pevný i při velmi vysokých teplotách 600 stupňů, což jej předurčuje jako vhodné pro velmi náročné lití do forem.
2. Konstrukce z více než jednoho materiálu
3D tisk z nástrojové oceli se mění z použití pouze jednoho materiálu na použití více než jednoho. Například, když společnost tiskne formy pomocí LPBF, nanese na povrch dutiny formy povlak ze slitiny mědi, aby se rychle ochladila, protože měď má vysokou tepelnou vodivost. V hlavním těle je použita nástrojová ocel, aby byla zajištěna jeho pevnost. Tato kompozitní struktura prodlužuje životnost formy o 60 % a odstraňuje potřebu jakékoli další práce s vykládáním.
3. Používání chytrých materiálů
Při použití senzorů s 3D tiskem z nástrojové oceli je možné{0}}sledování a adaptivní řízení forem v reálném čase. Například lékařská společnost umístila teplotní senzory do tištěných forem LPBF-a použila algoritmy AI ke změně parametrů vstřikování v reálném čase. Díky tomu byly produkty o 50 % konzistentnější. V budoucnu se 3D tištěné formy z nástrojové oceli budou moci samy -upravovat a samy -opravovat díky chytrým materiálům, jako jsou slitiny s tvarovou pamětí a samoopravné{10} materiály.