Које су предности мартензитног нерђајућег челика у 3Д штампању калупа?

一, Техничка изводљивост: Прелазак из лабораторије у производну линију
1. Потпуна покривеност материјалног система
Метална 3Д штампа сада може да ради са свим материјалима који се обично користе за прављење калупа. На пример, технологија ласерског топљења у слоју праха (ЛПБФ) може да штампа класичне материјале калупа укључујући Х13 алатни челик, П20 челик за калупе и 1.2709 мартензитни челик. Финим-подешавањем подешавања процеса, важне мере као што су тврдоћа, жилавост и отпорност на хабање штампаних делова су одговарале или премашиле спецификације за материјале за ковање. На пример, једна компанија је користила ЛПБФ технологију да направи рупе за калупе од челика Х13. Тврдоћа је порасла до 52ХРЦ након термичке обраде, а век термичког замора био је 40% дужи него код типичне обраде. Може да поднесе више од 500.000 циклуса бризгања.
Метално 3Д штампање показало се да има посебне предности у области специфичних материјала. Пошто су људи желели материјале који су и високо проводљиви и отпорни на корозију, компанија је направила процес штампања на легури бакра{2}}. Овај процес има коефицијент топлотне проводљивости до 380В/(м·К), што је 25% више од традиционалних калупа од берилијум бакра. Пошто су људи желели материјале који су лагани, технологија штампе од легуре алуминијума и легура титанијума може смањити тежину калупа за 30% до 50% уз задржавање чврстоће структуре.
2. Неограничени напредак у структурној сложености
Традиционална израда калупа ограничена је геометријским границама субтрактивне обраде. Да би се направиле сложене структуре, морају се користити методе као што су цепање, спајање и заваривање, што чини калупе мање прецизним и скраћује њихов животни век. Метално 3Д штампање може одмах направити било који компликован облик, посебно нове као што су конформни канали за хлађење, прозрачни челик и матрично пуњење.
На пример, традиционалне методе бушења могу да направе само праве или једноставне канале за воду{0}}у облику. Насупрот томе, 3Д штампање може да направи неправилне водене канале попут спиралних, грана дрвета и биомиметичких облика лисних вена, што може побољшати ефикасност хлађења за више од 40%. Након коришћења тополошки оптимизованог дизајна канала за калуп за декоративну траку за оквир врата аутомобила, време које је било потребно за израду једног комада је са 120 секунди на 75 секунди, а стопа приноса је са 89% на 98%. Компаније које производе прозрачни челик успеле су да прецизно управљају отвором од 0,04 мм користећи технологију штампе порозног слоја. Ово је утростручило ефикасност издувних гасова калупа и отклонило проблеме као што су линије заваривања и мехурићи који се дешавају када се гас зароби.
3. Стално побољшање квалитета површине и тачности
Рано метално 3Д штампање је било тешко да испуни-потребе за високом прецизношћу израде калупа јер међуслојна сила везивања није била довољно јака и површина је била превише храпава. Али овај проблем је решен захваљујући техничком напретку. Тренутно, машине за 3Д штампање високог{4}}метала могу да праве делове са прецизношћу димензија од ± 0,05 мм и храпавошћу површине Ра мањом или једнаком 1,6 μм. Када се користи са полирањем, пескарењем и другим корацима, може учинити површину глатком као огледало.
На пример, технологија ТруеСхапе компаније Мантле користи комбинацију „3-ЦНЦ обраде+цртање и штампање+софтверски дизајн“ да би се шупљине калупа направиле веома прецизно. Овим поступком штампа се шупљина калупа од челика Х13 са површинском храпавостом Ра од само 0,8 μм, што значи да се одмах може користити за бризгање високог сјаја без претходног полирања. Ова технологија такође омогућава композитну штампу од више-материјала, која може да стави премазе отпорне на хабање на површину калупа. Ово може учинити да калуп траје више од три пута дуже од традиционалних метода.
2, Индустријска пракса: од тестирања идеја до њихове употребе у великим размерама
1. Аутомобилски калупи: двострука револуција у цени и ефикасности
Метално 3Д штампање је превазишло фазу верификације идеје на-примену великих размера у области аутомобилских калупа. Једна компанија која производи аутомобиле користи ЛПБФ технологију за прављење калупа за главе цилиндара мотора. Циклус бризгања је 37,2% краћи, а цена сваког артикла је 22% нижа када се дизајн конформног канала расхладне воде побољша. Оно што је још импресивније је то што ова технологија може „једнократно-укалупити“ калупе без чекања да се калуп отвори. Ово скраћује време потребно за развој нових производа са 6 месеци на 2 месеца и знатно убрзава време реакције на тржишту.
Метална 3Д штампа такође одлично функционише за прављење лаких калупа. Одређена компанија за нова енергетска возила прави калупе за лежишта за батерије користећи технологију штампе од алуминијумске легуре. Тежина калупа је смањена за 45%, а енергија која се користи за бризгање је смањена за 18%, а све уз задржавање чврстоће калупа. Калуп је прошао кроз 200.000 циклуса бризгања и ради добро и поуздан је.
2. Медицински калупи: најбољи начин да направите ствари управо онако како желите
Медицинској професији су потребни калупи који су веома специфични и индивидуализовани, а метална 3Д штампа је најбољи начин да се то уради. Компанија која производи калупе за ортопедске импланте користи технологију штампе од легуре кобалт хрома да направи калупе који су „специфични за пацијента“. Дигитални модел калупа се прави одмах узимањем података о костима од пацијента путем ЦТ скенирања. Калуп може бити тачан до 0,02 мм након 3Д штампања, што значи да тачно пристаје телу пацијента. Ова техника је коришћена у више од 5000 процедура и смањила је време потребно за опоравак пацијената после операције за 30%, а број компликација на мање од 1%.
Метална 3Д штампа такође има јасне предности у области калупа за медицинске уређаје. Одређена компанија прави калупе за срчане стентове користећи технологију штампе од легуре титанијума. Ризик од тромбозе се у великој мери смањује тако што се површина шупљине калупа учини што је могуће глађом, што смањује храпавост површине стента Ра на мање или једнако 0,2 μм. Овај калуп је сертификован од стране ФДА и први је 3Д-штампани калуп за срчани стент на свету.
3. Ваздушни калупи: најбоља употреба материјала високих{1}}перформанси
Индустрији авиона су потребни калупи који могу да поднесу високе температуре, веома су јаки и веома лагани. Метална 3Д штампа је нови начин да се то уради. Одређена компанија прави калупе за лопатице авионских мотора користећи технологију штампања легура на бази никла-. Тежина калупа је смањена за 35% оптимизацијом структуре пуњења решетке и остаје стабилна на високој температури од 1200 степени. Калуп је прошао кроз 2000 термичких циклуса тестирања и његове перформансе су далеко боље од типичних калупа за ливење.
Метална 3Д штампа такође добро функционише за прављење калупа за сателитске делове. Једна компанија прави калупе за сателитске носаче користећи технологију штампе од алуминијумске легуре. Коришћењем дизајна оптимизације топологије, тежина калупа је смањена за 60% док су и даље у стању да издрже своју тежину, што смањује трошкове лансирања ракета. Овај калуп је коришћен за израду више од 10 сателита и ради добро и доследно.