Да ли се калупи великих{0}}величина могу произвести металним 3Д штампањем?

1. Велики корак напред у-металном 3Д штампању великих размера: од лабораторије до фабрике
Главна идеја 3Д штампања метала је да се метални материјали слажу један на други и да се користе-снопови високе енергије попут ласера ​​или електронских зрака за директно прављење компликованих структура. Када је у питању прављење великих калупа, дошло је до великог напретка у три области:
Проширивање формата опреме
ЛиМ-Кс1500Х радијум ласерска опрема може да обликује комаде величине 1290 мм × 1180 мм × 506 мм. Може да штампа и округле и квадратне делове авио мотора у исто време. У овом делу има доста шупљих конструкција и арматурних ребара. Традиционалне процедуре захтевају обраду блокова и спајање, док СЛМ технологија скраћује производни циклус за више од 50% и користи више од 90% материјала кроз интегрисано обликовање. Што је још важније, његова опрема ЛиМ-Кс800Х+, која је изашла 2024., има висину формирања мреже од 2,5 метара и била је у стању да направи спиралне структурне компоненте од легуре титанијума величине 418 мм × 362 мм × 2210 мм. Ово доказује да је опрема довољно стабилна за израду великих и лаких компоненти.
Сарадња између многих ласера ​​и побољшање процеса
Контролисање топлотног стреса је проблем за -штампање великих размера. Када штампа рамове авиона од легуре титанијума дужине преко 6-метара, Леиминг ласер усваја технологију сарадње са више-ласера ​​да би се стопа преклапања ласерских тачака довела до 30%. Када се користи са приступом динамичке дистрибуције праха, ово смањује заостало напрезање за 40%, што осигурава да су димензије ултра великих делова (6295 мм × 2198 мм × 614 мм) тачне. Дизајн оптимизације топологије измењивача топлоте од алуминијумске легуре (569мм × 527мм × 512мм) такође показује како се СЛМ технологија може користити за комбиновање канала протока и главне структуре. Ово показује колико је метода флексибилна за сложене системе хлађења.
Иновација у хибридној производњи и накнадној{0}}обради
Лаиминг Ласер је развио решење за производњу зелених ласерских адитива за материјале са високим анти-металима као што је чисти бакар. Овај систем је успешно штампао потисне коморе од чистог бакра и структуре пераја за дисипацију топлоте. Овај метод превазилази границу апсорпције обичних црвених ласера ​​на материјалима који брзо реагују, чинећи штампање чистог бакра три пута ефикаснијим. Храпавост површине је Ра<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. Индустријска употреба масивне производње калупа: од тестирања идеја до производње у великим количинама
Метална 3Д штампа је коришћена у неколико врхунских{1}}предузећа за прављење великих калупа, а њена вредност је доказана кроз примере из стварног-света:
Лагана и функционална интеграција у ваздухопловству
Потреба за лаганим оквирима за беспилотне летелице у економији малих{0}}висина довела је до употребе -3Д штампања великих размера. Луминг Ласер је користио ЛиМ-Кс260А за штампање оквира дронова од легуре титанијума димензија 153 мм × 153 мм × 25 мм и тежине испод 0,3 кг. Оптимизација топологије смањује број делова и број корака у производном процесу са 12 на 3. Циклус штампања је такође смањен на 5 сати. Овај сценарио показује да 3Д штампање метала може пронаћи равнотежу између тежине и чврстоће структуре, што је веома важно за боље функционисање авионске опреме.
Енергетска опрема: састављање компликованих расхладних система у један комад
Дизајн канала за хлађење у великим калупима измењивача топлоте има директан утицај на ефикасност опреме нуклеарне енергије. Традиционалне методе захтевају стотине расхладних рупа избушених у калупу. Метална 3Д штампа, с друге стране, ствара конформни канал воде за хлађење који смањује растојање протока расхладне течности за 60% и повећава ефикасност преноса топлоте за 25%. На пример, СЛМ технологија је коришћена за штампање калупа за нуклеарни генератор паре који је имао канал за расхладну воду који је био широк само 2 мм. Овај калуп је био висок 1,2 метра и имао је уједначену контролу температуре, што је решило проблем замора материјала који се дешава када се делови превише загреју у традиционалним процесима.
Производња аутомобила: брзе промене на великим калупима
Већина калупа за аутомобилске плоче је већа од 3 метра, а традиционалним методама ливења потребан је пробни производни циклус од 6 до 8 недеља. А 3Д штампање метала скраћује време потребно за израду језгра калупа на две недеље тако што га директно производи. Одређена марка возила нове енергије користила је ДЕД технологију да поправи велике калупе- за ливење под притиском. Слој отпоран на хабање-на површини калупа је фиксиран за 48 сати додавањем и топљењем праха у исто време. Слој за поправку је био тврд ХРЦ52, што је 20% тврђе од типичне методе заваривања. То значи да калуп неће променити облик због зоне утицаја топлоте.
3. Технолошки изазови и будући трендови: од пробоја у једној тачки до реструктурирања животне средине
Иако -штампање метала великих размера има велики потенцијал, оно још увек има три велика проблема које треба решити пре него што се може широко користити:
Контролисање трошкова и перформанси материјала
За израду калупа потребни су материјали који су угашени и очврснути, али 3Д штампа може брзо да охлади материјале, што их може учинити крхким. Решење је да се направи прах од мартензитног челика за старење са ниским напрезањем- и да се термички-третира како би се отежао до 52ХРЦ. Користећи технику штампања градијентног материјала, тврди премаз се ставља на површину калупа док се у области језгра задржава чврста матрица. Ово балансира отпорност на хабање и отпорност на ударце.
Испитивање стабилности и квалитета у процесу
Када штампате у великим размерама, локално прегревање или контаминација прахом могу довести до повећања стопе грешке. Индустрија се залаже за-технологије за надгледање на лицу места, као што је опрема ЛиМ-Кс800Х+ која комбинује инфрацрвене термалне слике и системе за праћење базена талине са радијум ласером. Ова технологија може да промени снагу ласера ​​у реалном времену и смањи број дефеката са 3% на 0,5%. У исто време, модели за предвиђање дефеката засновани на вештачкој интелигенцији-могу да пронађу факторе ризика унапред гледајући податке о штампању из прошлости, што помаже да квалитет остане још стабилнији.
Сарадња и стандардизација у индустријском ланцу
Прављење огромних калупа захтева комбиновање неколико корака, као што су 3Д штампање, ЦНЦ обрада и топлотна обрада. ГФ Процессинг Солутионс је лансирао производно решење „хибридних делова“ које користи аутоматизоване радне станице да неприметно комбинује субтрактивне и адитивне процесе. Ово скраћује време потребно за израду калупа за 40%. Увођење стандарда ИСО/АСТМ 52921 такође поставља стандарде за важне факторе као што су толеранције димензија и храпавост површине за -металну 3Д штампу великих размера. Ово омогућава индустрији да користи ову технологију у широком обиму.