Зашто је оптимизација система за хлађење калупа погодна за 3Д штампање метала?

一, Проблем дизајна са стандардним системима хлађења: од „правог бушења“ до „термичке неравнотеже“.
Класичан начин хлађења калупа користи технику унакрсног бушења машина алатки, а круг расхладне воде је обично равна или испрекидана линија. Овај дизајн има три главна проблема:
Прави канал се не уклапа у сложену закривљену површину шупљине калупа, што чини раздаљину хлађења неуједначеном. На пример, када калуп за браник аутомобила користи типичан канал, температурна разлика на површини језгра прелази 45 степени, локално време хлађења се продужава за 30%, а стопа савијања производа је чак 8%.
Концентрација термичког напрезања: Језгро калупа се неравномерно хлади, што узрокује температурне разлике које доприносе настанку пукотина од топлотног замора. Након 2000 узастопне производње, одређени калуп за-ливање под притиском сломио је језгро јер се на једном месту превише загрејао. Трошкови одржавања су износили 35% укупне цене калупа.
Много изгубљеног материјала: У традиционалном занату, потребно је издвојити простор за обраду водених путева, а калупи морају бити направљени одвојено пре него што се могу саставити. Када одређени калуп за сечиво авионског мотора користи традиционалну технологију, стопа резања материјала иде до 72%. Ако дође до грешака у монтажи, шанса да се круг расхладне воде запуши повећава се за 20%.
2, Технологија металне 3Д штампања направила је велики корак напред: од „пасивне адаптације“ до „активног дизајна“
Процеси топљења и слагања слој по слој у 3Д штампању метала потпуно мењају начин на који су дизајнирани традиционални системи за хлађење. Његове главне предности се показују на следеће начине:
1. Флексибилни круг воде за хлађење који вам омогућава веома прецизно подешавање температурног поља
Метална 3Д штампа може да направи конформни круг воде за хлађење који савршено одговара облику шупљине калупа. Конусни спирални конформни канал који је Бастецх изградио за индустријску монтажу побољшан је софтвером Циматрон. Површина пловног пута је повећана са 24,2 квадратна инча на 52,2 квадратна инча, а ефикасност хлађења је порасла за 116%. Стварни резултати испитивања показују да је време хлађења калупа смањено са 10,5 секунди на 7,5 секунди, време циклуса је смањено за 14%, а стопа отпада за производ је смањена са 5,2% на 0,8%.
2. Структура оптимизације топологије: решавање конфликта између "снаге материјала"
Да би били сигурни да су јаки, традиционалним калупима су потребне значајне структуре. Метална 3Д штампа, с друге стране, може направити лагане унутрашње структуре користећи оптимизацију топологије. На пример, нови калуп за кутију акумулатора за електрично возило има решеткасту структуру која смањује тежину за 42% док задржава исту снагу. Такође додаје 60% више простора за круг воде за хлађење и скраћује циклус бризгања за 25%.
3. Композитна штампа са више-материјала: омогућавање „функционалног градијента хлађења“.
Напредне металне 3Д машине за штампање могу депоновати различите материјале у градијенту. На пример, калуп за лопатицу турбине мотора авиона користи композитну структуру „површине од легуре бакра високе топлотне проводљивости + језгра од легуре титанијума високе{3}}врсте“. Ово чини температуру површине калупа за 30% равномернијом и чини да траје 2,3 пута дуже од традиционалних процеса.
3,{1}}анализа исплативости: од „високе јединичне цене“ до „предности у целом животном циклусу“
Иако су метална опрема и материјали за 3Д штампање скупи, исплативост трошкова читавог животног циклуса је значајна у ситуацијама када треба да направите мали број-ставки{2}}са додатом вредношћу:
1. Цена материјала: од "70% отпада" до "95% употребе"
Обично је потребно 60% до 75% материјала за израду калупа, док 3Д штампање метала користи више од 95% материјала. На пример, за израду калупа за медицински имплантат традиционалним методама потребно је 12 кг празних делова од легуре титанијума, док је за 3Д штампање потребно само 1,8 кг праха, што штеди 85% материјала.
2. Трошкови обраде: од „сарадње са више- процеса“ до „интеграције једне опреме“.
Потребно је 12 корака да се направи традиционални калуп, као што је ЦНЦ глодање, обрада електричног пражњења и сечење жице. Цео процес може трајати до 4-6 недеља. Једна машина може директно 3Д штампати метал, а уз мало прецизне обраде може добити храпавост површине од Ра0,8 μм. Бастецх-ови прави тестови откривају да је 3Д штампаним калупима потребно 80% мање времена за програмирање и производњу од традиционалних метода, а цена обраде једног комада је 40% нижа.
3. Скривени трошкови: од „компромиса дизајна“ до „брзе итерације“
Отварање традиционалног калупа кошта много, а ако желите да промените дизајн, мораћете да направите нови, који кошта 30% до 50% првобитне цене. Метална 3Д штампа олакшава брзо претварање рачунарских модела у стварне калупе. Путем 3Д штампања, предузеће за потрошачку електронику смањило је време потребно за измену производа са три месеца на две недеље. Ово им омогућава да искористе тржишне прилике док уштеде 6 милиона јуана на трошковима покушаја и грешака.
4. Индустријска еколошка реконструкција: прелазак са "технолошке супституције" на "надоградњу парадигме"
Метално 3Д штампање мења индустрију калупа окупљањем интеграције „услуга производње дизајна“:
Сарадња у софтверском екосистему: Циматрон, Молдек3Д и други алати омогућавају потпуну дигитализацију процеса „генерисања путање штампања оптимизације дизајна симулације хлађења“. На пример, Б&Ј Специалти је преко Молдек3Д моделирања открио да стандардни калупи имају температурни опсег од 132 степена, али 3Д-штампани конформни канали задржавају температурни опсег на 18 степени.
3Д Системс, Платинум Тецхнологи и друге компаније су направиле специјалне прахове као што су мартензитни челик за старење и челик за калупе 18Ни300. Ови нови материјали имају 20% већу топлотну проводљивост и 3 пута већу отпорност на замор од традиционалних материјала.
Надоградња модела услуге: Уместо да продају „хардвер“, произвођачи уређаја сада продају „излаз решења“. Болите је почео да нуди решење које комбинује „опрему, материјале и базу података процеса“. Цена сопственог праха од легуре титанијума пала је за 50% од 2020. године, а платформа Интернета ствари је омогућила да се упозорава на кварове опреме, што је подигло проценат прихода од услуга на 30%.