Koje su prednosti martenzitnog nerđajućeg čelika u 3D štampanju kalupa?

一, Tehnička izvodljivost: Prelazak iz laboratorije u proizvodnu liniju
1. Potpuna pokrivenost materijalnog sistema
Metalna 3D štampa sada može raditi sa svim materijalima koji se obično koriste za izradu kalupa. Na primjer, tehnologija laserskog topljenja u sloju praha (LPBF) može štampati klasične materijale kalupa uključujući H13 alatni čelik, P20 čelik za kalupe i 1.2709 martenzitni čelik. Finim-podešavanjem postavki procesa, važne mjere kao što su tvrdoća, žilavost i otpornost na habanje štampanih dijelova su odgovarale ili premašile specifikacije za materijale za kovanje. Na primjer, jedna kompanija je koristila LPBF tehnologiju da napravi rupe za kalupe od čelika H13. Tvrdoća je nakon termičke obrade porasla do 52HRC, a vijek trajanja termičkog zamora bio je 40% duži nego kod tipične obrade. Može podnijeti više od 500.000 ciklusa brizganja.
Metalno 3D štampanje pokazalo se da ima posebne prednosti u oblasti specifičnih materijala. Budući da su ljudi željeli materijale koji su i visoko provodljivi i otporni na koroziju, kompanija je kreirala proces štampanja na bazi bakra{2}}na legurama. Ovaj proces ima koeficijent toplotne provodljivosti do 380W/(m·K), što je 25% više od tradicionalnih kalupa od berilijum bakra. Budući da su ljudi željeli materijale koji su lagani, tehnologija štampe od legure aluminija i titanijuma može smanjiti težinu kalupa za 30% do 50% uz zadržavanje čvrstoće strukture.
2. Neograničeni napredak u strukturnoj složenosti
Tradicionalna izrada kalupa ograničena je geometrijskim granicama subtraktivne obrade. Za izradu složenih struktura moraju se koristiti metode poput cijepanja, spajanja i zavarivanja, što kalupe čini manje preciznim i skraćuje njihov vijek trajanja. Metalna 3D štampa može odmah napraviti bilo koji komplikovan oblik, posebno nove kao što su konformni kanali za hlađenje, prozračni čelik i matrično punjenje.
Na primjer, tradicionalne metode bušenja mogu napraviti samo prave ili jednostavne kanale za vodu-u obliku. Nasuprot tome, 3D štampa može napraviti nepravilne vodene kanale poput spiralnih oblika, grana drveta i biomimetičkih oblika lisnih vena, što može poboljšati efikasnost hlađenja za više od 40%. Nakon korištenja topološki optimiziranog dizajna kanala za kalup za dekorativnu traku za okvir vrata automobila, vrijeme koje je bilo potrebno za izradu jednog komada je sa 120 sekundi na 75 sekundi, a stopa prinosa je sa 89% na 98%. Kompanije koje proizvode prozračni čelik uspjele su precizno upravljati otvorom od 0,04 mm koristeći tehnologiju štampe poroznog sloja. Ovo je utrostručilo efikasnost izduvnih gasova kalupa i otklonilo probleme kao što su linije zavarivanja i mehurići koji se javljaju kada se gas zarobi.
3. Stalno poboljšanje kvaliteta površine i tačnosti
Rano metalno 3D štampanje teško je zadovoljilo potrebe visoke{1}}preciznosti izrade kalupa jer međuslojna sila vezivanja nije bila dovoljno jaka i površina je bila previše hrapava. Ali ovaj problem je riješen zahvaljujući tehničkom napretku. Trenutno, mašine za 3D štampanje od metala visokog kvaliteta mogu da prave delove sa dimenzionalnom preciznošću od ± 0,05 mm i hrapavošću površine Ra manjom ili jednakom 1,6 μm. Kada se koristi sa poliranjem, pjeskarenjem i drugim koracima, može učiniti površinu glatkom kao ogledalo.
Na primjer, Mantleova TrueShape tehnologija koristi kombinaciju "3-osi CNC obrada+crtanje i štampanje+softverski dizajn" za izradu šupljina kalupa vrlo precizno. Ovim postupkom štampa se šupljina čeličnog kalupa H13 sa površinskom hrapavostom Ra od samo 0,8 μm, što znači da se može odmah koristiti za brizganje visokog sjaja bez potrebe za prethodno poliranjem. Ova tehnologija također omogućava kompozitnu štampu od više-materijala, koja može staviti premaze otporne na habanje na površinu kalupa. Ovo može učiniti da kalup traje više od tri puta duže od tradicionalnih metoda.
2, Industrijska praksa: od testiranja ideja do njihove upotrebe u velikim razmjerima
1. Automobilski kalupi: dvostruka revolucija u cijeni i efikasnosti
Metalno 3D štampanje je prešlo dalje od faze verifikacije ideje do-velike upotrebe u oblasti automobilskih kalupa. Jedna kompanija koja proizvodi automobile koristi LPBF tehnologiju za izradu kalupa za glave motora. Ciklus brizganja je 37,2% kraći, a cijena svakog artikla je 22% niža kada se poboljša dizajn konformnog kanala rashladne vode. Ono što je još impresivnije je da ova tehnologija može "jednokratno-formirati" kalupe bez čekanja da se kalup otvori. Ovo skraćuje vrijeme potrebno za razvoj novih proizvoda sa 6 mjeseci na 2 mjeseca i znatno ubrzava vrijeme reakcije na tržištu.
Metalna 3D štampa takođe odlično funkcioniše za izradu lakih kalupa. Određena kompanija za nova energetska vozila proizvodi kalupe za ležišta baterija koristeći tehnologiju štampe od aluminijumske legure. Težina kalupa je smanjena za 45%, a energija koja se koristi za brizganje je smanjena za 18%, a sve uz zadržavanje čvrstoće kalupa. Kalup je prošao kroz 200.000 ciklusa brizganja i radi dobro i pouzdan je.
2. Medicinski kalupi: najbolji način da napravite stvari upravo onako kako želite
Medicinskoj profesiji su potrebni kalupi koji su vrlo specifični i individualizirani, a metalna 3D štampa je najbolji način za to. Kompanija koja proizvodi kalupe za ortopedske implantate koristi tehnologiju štampe od legure kobalt hroma za izradu kalupa koji su "specifični za pacijenta". Digitalni model kalupa se pravi odmah uzimanjem podataka o kostima od pacijenta putem CT skeniranja. Kalup može biti precizan do 0,02 mm nakon 3D štampanja, što znači da tačno pristaje tijelu pacijenta. Ova tehnika je korišćena u više od 5000 zahvata i smanjila je vreme potrebno za oporavak pacijenata nakon operacije za 30%, a broj komplikacija na manje od 1%.
Metalna 3D štampa takođe ima jasne prednosti u oblasti kalupa za medicinske uređaje. Određena kompanija proizvodi kalupe za srčane stentove koristeći tehnologiju štampe od legure titana. Rizik od tromboze se značajno smanjuje tako što se površina kalupne šupljine učini što glađom, što smanjuje hrapavost površine stenta Ra na manje ili jednako 0,2 μm. Ovaj kalup je certificiran od strane FDA i prvi je 3D-štampani kalup za srčani stent na svijetu.
3. Vazdušni kalupi: najbolja upotreba materijala visokih{1}}performansi
Industriji aviona su potrebni kalupi koji mogu podnijeti visoke temperature, vrlo su jaki i vrlo lagani. Metalna 3D štampa je novi način da se to uradi. Određena kompanija proizvodi kalupe za lopatice motora aviona koristeći tehnologiju štampe na bazi nikla{3}}na legurama. Težina kalupa je smanjena za 35% optimizacijom rešetkaste strukture punjenja i ostaje stabilna na visokoj temperaturi od 1200 stepeni. Kalup je prošao kroz 2000 termičkih ciklusa testiranja, a njegove performanse su daleko bolje od tipičnih kalupa za livenje.
Metalna 3D štampa takođe dobro funkcioniše za izradu kalupa za satelitske delove. Jedna kompanija proizvodi kalupe za satelitske nosače koristeći tehnologiju štampe od aluminijumske legure. Korišćenjem dizajna optimizacije topologije, težina kalupa je smanjena za 60% dok su i dalje u stanju da izdrže svoju težinu, što smanjuje troškove lansiranja raketa. Ovaj kalup je korišten za izradu više od 10 satelita i radi dobro i konzistentno.