Kādas ir instrumentu tērauda pielietošanas iespējas veidņu metāla 3D drukāšanā?

一, Liels solis uz priekšu tehnoloģijā: no "funkciju ieviešanas" līdz "veiktspējas lēcienam"
1. Spēja izgatavot sarežģītas konstrukcijas
Veidojot veidnes vecmodīgā-veidā, tiek izmantotas tādas metodes kā CNC apstrāde un elektriskās izlādes apstrāde (EDM), kas apgrūtina sarežģītu formu, piemēram, konformālu dzesēšanas ūdens kanālu un iekšējo stiegrojuma ribu, izveidi. Izkausējot metāla pulveri slāni pa slānim, LPBF tehnoloģija var tieši izdrukāt integrētas sarežģītas struktūras. Piemēram, veidojot veidnes hibrīda transmisijas korpusam, Toyota izmantoja Fraunhofer ILT portāla lielo LPBF aprīkojumu un jaunu instrumentu tēraudu L-40, lai izgatavotu veidņu ieliktņus ar spirālveida dzesēšanas ūdens kanāliem. Šī struktūra padara veidnes temperatūru vienmērīgāku par 40%, liek tai ātrāk atdzist par 30%, samazina izstrādājuma saraušanos par 67%, un palielina ražas līmeni līdz 98%.
2. Materiālu darbības uzlabošana
Izmantojot 3D drukas rīku tēraudu, jums ir jānovērš tādas problēmas kā plaisāšana un atlikušais spriegums. Izmantojot īso lāzera impulsu tehnoloģiju, AGH Tehnoloģiju universitāte Polijā ir samazinājusi H11 karstā darba instrumentu tērauda plaisu blīvumu uz pusi. Tie ir arī kontrolējuši atlikušo austenīta saturu, lai saglabātu cietības svārstību diapazonu līdz ± 5HV. Desktop Metal ir arī izveidojis Single Shot Jet (SPJ) tehnoloģiju, kas ātri izgatavo D2 instrumentu tērauda prototipus, lielā ātrumā izsmidzinot metāla pulvera un saistvielas maisījumu. Tas drukā 100 reizes ātrāk nekā parastais LPBF, un materiāla blīvums ir 99,5%, kas padara to izturīgāku pret nodilumu nekā parastās kaltās detaļas.
3. Dažādu lietu izgatavošanas veidu sajaukums
3D drukas rīku tērauds parasti tiek veikts kopā ar citām metodēm, piemēram, CNC apstrādi un skrotis, lai izveidotu vienu procesu, ko sauc par "piedevu atņemšanu". Piemēram, Yisu Company izmanto LPBF, lai drukātu veidņu galvenās funkcionālās daļas, tostarp konformālus dzesēšanas ieliktņus. Šīs detaļas pēc tam tiek precīzi apstrādātas ar CNC līdz virsmas raupjumam 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. Pieprasījums nozarē: no "augstas-pielāgošanas" līdz "mēroga lietojumam"
1. Automobiļu rūpniecība: viegls un koncentrējas uz darbu veikšanu
Automašīnas veidņu izgatavošanas izmaksas ir 30–40% no visām automašīnas izstrādes izmaksām, un process var ilgt 6–12 mēnešus. 3Drukājot uz instrumenta tērauda, ​​šis cikls var ievērojami saīsināties. Piemēram, B&J Specialty izmanto LPBF tehnoloģiju, lai izgatavotu veidņu ieliktņus automobiļu cauruļvadiem. Tas samazina dzesēšanas cikla laiku no 1 minūtes līdz 40 sekundēm, palielina ražošanas efektivitāti par 30% un pagarina veidnes kalpošanas laiku par 25%. Pieaugot nepieciešamībai pēc viegliem jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, pieaugs arī instrumentu tērauda 3D drukas izmantošana veidnēs, piemēram, akumulatoru bloku kronšteinos un motora korpusos.
2. Medicīnas joma: specifiskas un individualizētas prasības
Medicīniskajām veidnēm ir jāatbilst ļoti stingriem standartiem, piemēram, bioloģiski saderīgām un ļoti precīzām. Izmantojot topoloģijas optimizācijas dizainu, instrumentu tērauda 3D drukāšana var izgatavot vieglas un noderīgas veidnes. Piemēram, zobārstniecības uzņēmums izgatavo neredzamas ortodontiskās ierīces, izmantojot μ-LPBF tehnoloģiju, kuras drukas precizitāte ir 2–5 μm. Ortodontiskā spēka sadalījuma konsekvence tiek uzlabota par 40%, izmantojot konformālu dzesēšanas dizainu, un pacienta pielāgošanās ātrums ir no 85% līdz 98%. Turklāt 3D drukāšanu, izmantojot instrumentu tēraudu, var izmantot arī augstvērtīgu priekšmetu, piemēram, ķirurģisko vadotņu un implantu veidņu, izgatavošanai.
3. Sadzīves elektronika: ātra iterācija un mazu partiju izgatavošana
Sadzīves elektronikai ir īss kalpošanas laiks, un pelējuma atjauninājumi notiek bieži. Izmantojot instrumentu tērauda 3D drukāšanu, varat ātri iziet "dizaina drukas pārbaudes" procesu. Piemēram, noteikta 3C produktu veidņu rūpnīca ražo mobilo tālruņu rāmju veidnes ar LPBF. Tas padara struktūru elpojošu ar 0,04 mm atvērumu izplūdes zonā, samazina iesmidzināšanas spiedienu par 30% un palielina pelējuma kalpošanas laiku par 40%. Šis paņēmiens palīdz uzņēmumiem ātri pielāgoties izmaiņām tirgū un samazina risku, ka viņiem ir pārāk daudz krājumu.
3. Materiālu inovācija: no “vienreizējas veiktspējas” līdz “vairāku{1}}funkcionālai integrācijai”
1. Jaunu instrumentu tērauda izgatavošana
Materiālu pārdevēji ražo īpašu instrumentu tērauda pulveri 3D drukas darbības dēļ. Piemēram, instrumentu tērauds L-40, pie kura Fraunhofer ILT un Toyota strādāja kopā, rada labu kompromisu starp augstu cietību (HRC 52–55) un labu stingrību, pielāgojot sakausējuma elementu, piemēram, Cr, Mo un V, daudzumu. Šis materiāls var saglabāties par 80% stingrs pat ļoti augstā temperatūrā, piemēram, 60°C. liešanas veidnes.
2. Struktūra, kas izgatavota no vairāk nekā viena materiāla
3D drukāšana ar instrumentu tēraudu mainās no viena materiāla izmantošanas uz vairāku materiālu izmantošanu. Piemēram, kad uzņēmums drukā veidnes, izmantojot LPBF, veidnes dobuma virsmai tiek uzklāts vara sakausējuma pārklājums, lai tā ātri atdziestu, jo vara ir augsta siltumvadītspēja. Instrumentu tērauds tiek izmantots galvenajā korpusā, lai pārliecinātos, ka tas ir izturīgs. Šī kompozītmateriāla struktūra padara veidni par 60% ilgāku kalpošanas laiku un novērš vajadzību pēc jebkāda turpmāka ieklāšanas.
3. Viedo materiālu izmantošana
Ja sensorus izmanto ar instrumenta tērauda 3D drukāšanu, ir iespējama reāllaika uzraudzība un veidņu adaptīva vadība. Piemēram, medicīnas uzņēmums ievietoja temperatūras sensorus LPBF-drukātajās veidnēs un izmantoja mākslīgā intelekta algoritmus, lai reāllaikā mainītu iesmidzināšanas parametrus. Tādējādi produkti kļuva par 50% konsekventāki. Nākotnē instrumentu tērauda 3D drukātās veidnes varēs pašas-pielāgoties un paš-labot, pateicoties viediem materiāliem, piemēram, formu atmiņā saglabājošiem sakausējumiem un pašdziedinošiem{10}}materiāliem.