Jaká je životnost kovových forem pro 3D tisk?

1. Inovace materiálu: Nová použití vysoce pevných slitin
Kvalita materiálu určuje, jak dlouho forma vydrží. Tepelné zpracování a vnitřní vady omezují únavovou životnost typických formovacích ocelí jako H13 a S136. Na druhou stranu speciální materiály pro kovový 3D tisk přinesly velká zlepšení výkonu změnou jejich složení a postupů.
V průmyslu se používá ultra-vysokopevná ocel CX (Corrax) a 1.2709 (18Ni300): Pevnost v tahu těchto dvou materiálů je 1700MPa a 2000MPa, zatímco jejich mez kluzu je více než 1600MPa. Pokud jde o vstřikovací formy, CX vydrží stejně dlouho jako ocel S136; pokud jde o formy-pro tlakové lití, 1.2709 vydrží stejně dlouho jako ocel H13. Například společnost, která vyrábí elektrická vozidla, používá 1,2709 materiálu na výrobu{14}}odlévacích forem pro skořepiny baterií. Díky optimalizaci topologie je hmotnost formy snížena o 40 % a její životnost je téměř 80 000krát delší, což je o 40 % delší než u standardních metod.
Velký krok vpřed v odolnosti vysokoteplotních slitin: Optisys vyrábí formy trysek ze slitiny mědi pro velmi drsné podmínky, jako jsou turbínové kotouče pro letecké motory, pomocí technologie DMLS. Zvládne nárazy při teplotách až 3000 stupňů a má tepelnou vodivost 380 W/(m · K). Jeho životnost je třikrát delší než u typických způsobů kování.
Zakázková tvorba speciálních materiálů
Hliníková slitina Al250C vydrží více než 5000 hodin při vysoké teplotě 250 stupňů, což je 50krát déle než hliníková slitina Scalmalloy. Hodně se používal v leteckých konstrukčních součástech, kde nahradil některé součásti z titanové slitiny, aby ušetřil peníze.
Shanghai Yisu Laser vyrobený ESU-H13 Mold Steel, nový práškový materiál. Zlepšením způsobu rozprostření karbidů se životnost forem pro tlakové lití prodloužila z 30 000krát u tradičních technik na 60 000krát.
2. Optimalizace procesu: plná kontrola řetězce od návrhu až po lisování
Životnost formy ovlivňují nejen kvality materiálů, ale také kompletní řízení procesu od návrhu až po lisování.
Inovativní design konformního kanálu chladicí vody
Funkce vrstvené výroby kovového 3D tisku umožňují vytvářet sofistikované konformní chladicí kanály uvnitř formy. Díky tomu je teplota formy rovnoměrnější a pohybuje se od ± 15 stupňů do ± 3 stupňů. Například společnost Broadcom Precision vyrobila pro globální automobilovou společnost formu-odlévání pro těleso válce motoru. Optimalizací uspořádání kanálu chladicí vody pomocí simulace se doba cyklu zkrátila o 35 %, míra deformace produktu klesla z 0,8 % na 0,15 %, míra výtěžnosti vzrostla na 99,5 % a životnost formy přesáhla 100 000krát.
Technologie tisku roubováním se nyní používá vyspělým způsobem.
Technologie roubovacího tisku spojuje 3D tištěný prvek se základnou a rychle a snadno vytváří velké formy. Zkušenosti ukázaly, že roubovací tisk a obecný tisk nevydrží formy déle, i když stojí o 60 % méně. Například funkce automatického roubování Huashu High Tech má přesnost umístění 0,05 mm, což výrazně urychluje výrobu.
Zvýšení přesnosti více-laserových zařízení
Platinum BLT-S450 využívá čtyři laserové synchronní skenovací technologie, díky nimž je proces formování o 300 % efektivnější. Technologie dynamického nanášení prášku také udržuje drsnost povrchu Ra menší nebo rovnou 6,3 μm, což snižuje množství lešticí práce potřebné později a prodlužuje životnost formy.
3. Technologie následného{1}}zpracování: nejlepší způsob, jak zajistit výkonnost při únavě
Životnost kovových forem pro 3D tisk je značně ovlivněna vnitřními nedostatky, jako je pórovitost a nedostatek fúze. Technika následného zpracování výrazně zvyšuje únavovou pevnost forem tím, že je zbavuje vad a dělá je lépe organizované.
Oprava defektů při izostatickém lisování za tepla (HIP)
Technologie HIP získá hustotu materiálu blízkou 100 % použitím vysokých teplot a vysokých tlaků, aby se zbavila vnitřních pórů a mikrotrhlin. Jedna letecká společnost například použila HIP-zpracované 3D tištěné formy turbínových kotoučů, díky čemuž vydržely o 200 % déle než neošetřené vzorky a o 95 % déle než běžné postupy kování.
Správné řízení procesu tepelného zpracování
Kalení a temperování: Nejlepší rovnováhu mezi tvrdostí a houževnatostí ve formě můžete dosáhnout regulací teploty ohřevu a rychlosti chlazení. Například ocel 1.2709 má po kalení a popouštění tvrdost 50-52HRC a rázovou houževnatost CVN 7J, což je dostatečně pevné pro formy pro tlakové lití.
žíhání pro uvolnění napětí: Tato metoda může odstranit vnitřní zbytkové napětí z velkých forem a zabránit jejich praskání během používání. Formy vyráběné zařízením řady Huashu High Tech FS273M například po ošetření žíháním změní tvar maximálně o 0,05 mm.
Kreativní využití technologie ke zpevnění povrchů
Zpevnění otryskáváním brokem: Když vysokorychlostní kulky zasáhnou povrch formy, vytvoří vrstvu tlakového napětí, která ji činí silnější proti únavě. Například životnost konkrétní kovací zápustky se po ošetření brokováním zvýšila z 20 000 cyklů na 50 000 cyklů.
Chemické tvrdé pochromování: Přidejte na povrch formy vrstvu tvrdého chromu o tloušťce 0,02 až 0,05 mm. Díky tomu je třikrát odolnější vůči opotřebení a je vhodný pro situace s vysokým-opotřebením.
4. Příklad běžného použití: průmyslová ukázka průlomu v životnosti
Automobilový průmysl: Velký krok společnosti Broadcom Precision v oblasti forem-pro tlakové lití
Vložka do formy pro tlakové lití s ​​integrovaným 3D tiskem od Broadcom Precision-vydrží více než 50 000 cyklů, odolá nárazům 22 J a má 100% výtěžnost produktu. Celosvětová automobilka použila tuto formu k výrobě skořepin baterií. Snížilo náklady na každou jednotku o 75 % a zkrátilo dodací lhůtu z 11 měsíců na 2 měsíce.
Aerospace: Formy pro raketové motory pro vesmír relativity
Relativity Space vyrábí 3D tištěné formy trysek ze slitiny mědi s vybavením EOS M400. Tyto formy řeší problém příliš reflexních slitin mědi pomocí zelené laserové technologie. Životnost splňuje požadavek projektu Starship společnosti SpaceX na jednu jednotku každý týden a náklady na každý start klesnou o 30 %.
Přesná optimalizace forem společnosti Xiaomi pro spotřební elektroniku
Společnosti Xiaomi Technology a Yisu Laser spolupracují na výrobě-licích forem pro rámy mobilních telefonů z materiálu ESU-H13. Forma vydrží 120 000krát déle než tradiční metody, protože systém AI optimalizuje strukturu kanálu chladicí vody. To umožňuje Xiaomi dodávat více než 50 milionů kusů série 14 každý rok.
5. Trendy a problémy v průmyslu
Technologie Fusion Trend AI+3D tisk: Software Siemens NX využívá algoritmy umělé inteligence k automatickému vytvoření nejlepšího rozvržení kanálu chladicí vody. To zkracuje cyklus návrhu ze 72 hodin na 8 hodin.
Aditivní a aditivní kompozit: Zařízení LASERTEC 65 3D Hybrid od DMG MORI kombinuje „tisk“ a „frézování“ s drsností povrchu Ra menší nebo rovnou 0,8 μm.
Úzké místo pro-velké použití
Náklady na materiály: Prášek z nerezové oceli 316L stále stojí až 500 USD za kilogram, což je 5 až 8krát více než jiné kovací materiály.
Nedostatek normy: Norma ISO/ASTM 52900 pokrývá pouze 30 % aplikací forem a požadavky na testování forem s komplikovanou strukturou je třeba okamžitě aktualizovat.
Talent gap: Globální průmysl forem potřebuje 120 000 dalších inženýrů 3D tisku a vyškolit nové kompozitní talenty trvá 3 až 5 let.