Kako postići složene kalupe kanala za hlađenje kroz metalnu 3D štampu?

一, Ograničenja tipičnih kanala za hlađenje: dvostruke granice efikasnosti i kvaliteta
Tehnologija unakrsnog bušenja koristi se za izradu klasičnih kanala za hlađenje kalupa, a kriterijumi dizajna su ograničeni koliko je ravna staza obrade. Na primjer, odvojna površina kalupa za automobilski odbojnik treba biti izbušena kako bi se osigurao prostor za krug vode za hlađenje. Međutim, teško je zadržati isti razmak između vodenog kruga i površine šupljine kalupa, što dovodi do velikih odstupanja u performansama hlađenja. Prema industrijskim podacima, tipični kalupi se hlade samo 30% do 50% vremena koje bi trebali, a hlađenje može potrajati i do 70% vremena potrebnog za izradu kalupa. Oko 40% stope otpada za proizvod je direktno uzrokovano neravnomjernim hlađenjem.
Također, izrada komplikovanih kalupa uključuje obradu blokova i spajanje, što ne samo da povećava vjerovatnoću da će se napraviti greške prilikom montaže, već i skraćuje vijek trajanja kalupa. Na primjer, kalup za dio automobila morao se dosta popravljati jer se kolovoz rashladne vode stalno blokirao. Ovo je koštalo više od 2 miliona juana godišnje za održavanje. Ovi problemi pokazuju kako konvencionalna izrada nije uvijek najbolji način za izradu vrhunskih-kalupa.
2, Veliki korak napred u tehnologiji 3D štampanja metala: 3D štampanje metala omogućava „slobodno dizajniranje“ i „integrisano oblikovanje“ kanala za hlađenje korišćenjem metoda kao što su selektivno lasersko topljenje (SLM) i topljenje elektronskim snopom (EBM). Sljedeće tri stvari pokazuju njegove glavne prednosti:
1. Geometrijski stepeni slobode: nepravilna rijeka koja se uklapa u šupljinu kalupa
Konformni dizajn kanala za hlađenje zaobilazi geometrijske granice standardnog bušenja i može promijeniti tok vode kako bi odgovarao zakrivljenosti površine šupljine kalupa. Na primjer, konformni rashladni umetci Zhongrui Technology za kalupe za kućne aparate koriste softver za simulaciju kako bi zadržali razmak između puta rashladne vode i površine šupljine kalupa unutar 2 mm. Ovo smanjuje ciklus brizganja za 35% i stopu savijanja proizvoda za 60%. Putem 3D štampanja, kompanija Diamond Tool Company u Sjedinjenim Državama promijenila je prečnik kanala za rashladnu vodu sa 11,11 mm na 8 mm, a da je površina poprečnog presjeka{9}}održana ista. Time je protok rashladne tečnosti i efikasnost izmene toplote jednaki.
2. Optimizacija topologije: olakšavanje stvari i kombinovanje funkcija
Metalna 3D štampa može napraviti lagane dizajne poput rešetkastih struktura, koje koriste manje materijala, a istovremeno su jake. Na primjer, Platinumov šuplji rešetkasti kanal za hlađenje za kalupe lopatica motora aviona smanjuje težinu za 40% i poboljšava efikasnost hlađenja do 2,3 puta u odnosu na standardni dizajn. Takođe, 3D štampa može da napravi delove poput vrućih mlaznica i izolacionih mezona odjednom, što smanjuje greške tokom montaže. Ako preduzeće koristi 3D štampanje kako bi smanjilo broj vrućih komada mlaznice sa 12 na 3, vrijeme potrebno za njihovo sastavljanje se smanjuje za 80%, a problem jaza koji se događa kada se stvari šire i skupljaju s toplinom potpuno je riješen.
3. Inovacije materijala: kako se legure visokih performansi mogu koristiti na različite načine
Metalna 3D štampa može koristiti širok spektar materijala, uključujući čelik za kalupe (kao što su 18Ni300 i H13), legure na visokim temperaturama (kao što je Inconel 718), legure aluminijuma (kao što je AlSi10Mg) i više, kako bi se zadovoljile potrebe različitih radnih uslova. Na primjer, 18Ni300 prah Jiangsu Weilari ima nivo kiseonika manji od 0,03%, gustinu štampanih delova od preko 99,5% i životni vek koji je više nego dvostruko duži od tipičnih kalupa. U domenu vozila nove energije, jedna kompanija koristi 3D štampanje za izradu kućišta motora od aluminijumske legure sa spiralnim kanalima za hlađenje. Ovo smanjuje težinu za 50% i povećava efikasnost odvođenja toplote za 30%.
3, Industrijska upotreba: od vrhunske-proizvodnje do široke upotrebe
Konformni kalupi za hlađenje za metalnu 3D štampu koriste se u cijelom svijetu, a imali su veliki utjecaj na ekonomičnost i kvalitet proizvoda.
1. Kalupi za brizganje: dvostruko povećanje kvaliteta i efikasnosti
Kalup za sigurnosnu kopču za automobil koji koristi Shantou Ruixiang Mold štampan je pomoću opreme Huashu High tech FS271M. Ovo skraćuje vrijeme hlađenja sa 25 sekundi na 13 sekundi, ciklus proizvodnje jednog komada sa 43,6 sekundi na 31,6 sekundi i povećava efikasnost za 27,5%. Efikasnost hlađenja umetaka kalupa je takođe porasla sa 15% na 22%, a stopa certifikacije proizvoda sada je 99,2%. Audi Njemačka je skratio vrijeme potrebno za izradu nosača motora od aluminijumske legure za 40% i količinu energije koju koristi za 25% korištenjem 3D štampe za izradu umetaka u kalupe za{15}}lijevanje pod pritiskom.
2. Kalupi za tlačno livenje: novi nivoi performansi u veoma vrućim situacijama
U industriji livenja pod pritiskom{0}} od legure magnezijuma, jedna kompanija pravi jezgra kalupa od 3D štampanog čelika za kalupe (CX). Vijek trajanja kalupa je porastao sa 80.000 puta na 150.000 puta, a cijena svakog komada je smanjena za 40%. 3D štampanje također može brzo promijeniti kalupe. Štampanjem probnih kalupa, kompanija koja proizvodi potrošačku elektroniku skraćuje vrijeme potrebno za izradu novih predmeta sa šest mjeseci na dva mjeseca.
3. Posebne situacije: prilagođena rješenja za vrlo teške uslove
Indijski tim Octane Racing koristi EOS M290-2 FLX opremu za štampanje kućišta motora točka. Ovo kućište ima spiralni kanal za hlađenje i teži samo 1,3 kg, što je 50% manje od tradicionalnih dizajna. Takođe ispunjava zahteve za odvođenje toplote za visoke temperature od 600 stepeni. U medicinskoj industriji, određena kompanija je povećala ujednačenost hlađenja na 98% 3D štampanjem ortopedskih kalupa za implantate od titanijumske legure. Time se sprječavaju pukotine koje se mogu pojaviti kada se kalupi zagriju na tradicionalne načine.