Koliki je vijek trajanja metalnih kalupa za 3D štampu?

1. Inovacije materijala: nove upotrebe za legure visoke čvrstoće
Kvalitete materijala određuju koliko dugo će kalup trajati. Toplinska obrada i unutrašnji nedostaci ograničavaju vijek trajanja tipičnih kalupnih čelika kao što su H13 i S136. S druge strane, metalni specijalni materijali za 3D štampanje su napravili velika poboljšanja performansi mijenjajući svoj sastav i procedure.
U industriji se koriste čelici ultra{0}}visoke čvrstoće CX (Corrax) i 1.2709 (18Ni300): vlačne čvrstoće ova dva materijala su 1700MPa i 2000MPa, dok su njihove granice tečenja veće od 1600MPa. Kada su u pitanju kalupi za brizganje, CX traje jednako dugo kao čelik S136; kada su u pitanju kalupi za{9}}lijevanje pod pritiskom, 1.2709 traje jednako dugo kao H13 čelik. Na primjer, kompanija koja proizvodi električna vozila koristi 1.2709 materijala za izradu kalupa za{14}}lijevanje pod pritiskom za kućište baterija. Sa dizajnom optimizacije topologije, težina kalupa je smanjena za 40%, a životni vijek mu je skoro 80.000 puta duži, što je 40% duže nego kod standardnih metoda.
Veliki korak naprijed u izdržljivosti visoko-legura na visokim temperaturama: Optisys pravi kalupe za mlaznice od legure bakra za vrlo teške uslove, kao što su turbinski diskovi za motore aviona, koristeći DMLS tehnologiju. Može da izdrži udare na temperaturama do 3000 stepeni i ima toplotnu provodljivost od 380W/(m·K). Njegov životni vijek je tri puta duži nego kod tipičnih metoda kovanja.
Izrada specijalnih materijala po meri
Al250C aluminijumska legura traje preko 5000 sati na visokoj temperaturi od 250 stepeni, što je 50 puta duže od legure aluminijuma Scalmalloy. Mnogo se koristio u vazduhoplovnim strukturnim komponentama, gde je zamenio neke komponente od legure titana kako bi uštedio novac.
Shanghai Yisu Laser je napravio ESU-H13 čelik za kalupe, novi materijal u prahu. Poboljšanjem načina na koji se karbidi šire, vijek trajanja kalupa za-lijevanje pod pritiskom porastao je sa 30.000 puta u tradicionalnim tehnikama na 60.000 puta.
2. Optimizacija procesa: puna kontrola lanca od dizajna do oblikovanja
Ne samo da kvaliteta materijala utječe na vijek trajanja kalupa, već i kompletna kontrola procesa od dizajna do oblikovanja.
Inovativni dizajn konformnog kanala za rashladnu vodu
Višeslojne proizvodne karakteristike metalne 3D štampe omogućavaju stvaranje sofisticiranih konformnih kanala za hlađenje unutar kalupa. To čini temperaturu kalupa ravnomjernijom, krećući se od ± 15 stepeni do ± 3 stepena. Na primjer, Broadcom Precision je napravio kalup za-lijevanje pod pritiskom za tijelo cilindra motora za globalnu automobilsku kompaniju. Optimizacijom rasporeda kanala za rashladnu vodu kroz simulaciju, vrijeme ciklusa je skraćeno za 35%, stopa savijanja proizvoda je pala sa 0,8% na 0,15%, stopa prinosa je porasla na 99,5%, a vijek trajanja kalupa je prešao 100.000 puta.
Tehnologija grafting štampe se sada koristi na zreo način.
Tehnologija grafting štampe povezuje 3D štampani element sa bazom kako bi se brzo i lako napravili veliki kalupi. Iskustvo je pokazalo da kalemljenje i opšta štampa ne produžavaju trajanje kalupa, iako košta 60% manje. Huashu High Tech funkcija automatskog cijepljenja, na primjer, ima tačnost postavljanja od 0,05 mm, što uvelike ubrzava proizvodnju.
Poboljšanje tačnosti više-laserske opreme
Platinum BLT-S450 koristi tehnologiju sinhronog skeniranja sa četiri lasera, što proces oblikovanja čini 300% efikasnijim. Tehnologija dinamičkog nanošenja praha također održava hrapavost površine na Ra manjoj ili jednakoj 6,3 μm, što smanjuje količinu posla poliranja koji je potreban kasnije i čini kalup dužim trajanjem.
3. Tehnologija naknadne obrade: najbolji način da se uvjerite u performanse zamora
Na dugovječnost metalnih kalupa za 3D štampu uvelike utiču unutrašnji nedostaci kao što su poroznost i nedostatak fuzije. Tehnika naknadne obrade značajno povećava otpornost kalupa na zamor tako što se otklanja nedostataka i čini ih organiziranijim.
Otklanjanje nedostataka kod vrućeg izostatskog presovanja (HIP)
HIP tehnologija postiže gustinu materijala blizu 100% korištenjem visokih temperatura i visokih pritisaka kako bi se riješili unutrašnjih pora i mikropukotina. Na primjer, jedna avio kompanija koristila je HIP-obrađene 3D štampane kalupe za turbinske diskove, zbog čega traju 200% duže od neobrađenih uzoraka i 95% duže od tipičnih postupaka kovanja.
Ispravno kontroliranje procesa toplinske obrade
Kaljenje i kaljenje: možete postići najbolju ravnotežu između tvrdoće i žilavosti u kalupu regulacijom temperature zagrijavanja i brzine hlađenja. Na primjer, nakon kaljenja i temperiranja, čelik 1.2709 ima tvrdoću od 50-52HRC i udarnu žilavost CVN od 7J, što je dovoljno čvrsto za kalupe za tlačno livenje.
žarenje za ublažavanje napetosti: Ova metoda može ukloniti unutrašnju zaostalu napetost iz velikih kalupa i spriječiti njihovo pucanje dok se koriste. Kalupi proizvedeni opremom serije Huashu High Tech FS273M, na primjer, mijenjaju oblik za najviše 0,05 mm nakon obrade žarenjem.
Kreativna upotreba tehnologije za jačanje površina
Ojačanje sačmarenjem: kada-metci velike brzine udare u površinu kalupa, stvaraju sloj tlačnog naprezanja koji ga čini jačim protiv zamora. Na primjer, životni vek određene matrice za kovanje pošao je sa 20.000 ciklusa na 50.000 ciklusa nakon tretmana brizganjem.
Hemijski tvrdi hrom: Dodajte sloj tvrdog hroma debljine 0,02 do 0,05 mm na površinu kalupa. To ga čini tri puta otpornijim na habanje i dobro je za situacije visokog-habanja.
4. Primjer uobičajene upotrebe: industrijska demonstracija napretka u životnom vijeku
Automobilska industrija: Broadcom Precision veliki korak naprijed u{0}} kalupima za tlačno livenje
Broadcom Precision integrisani kalup za-lijevanje pod pritiskom za 3D štampanje traje više od 50.000 ciklusa, može izdržati udarce od 22J i ima stopu prinosa proizvoda od 100%. Svjetska automobilska kompanija koristila je ovaj kalup za izradu kućišta za baterije. To je smanjilo troškove svake jedinice za 75% i skratilo vrijeme isporuke sa 11 mjeseci na 2 mjeseca.
Vazduhoplovstvo: kalupi za raketne motore za prostor relativnosti
Relativity Space proizvodi 3D štampane kalupe sa mlaznicama od legure bakra sa opremom EOS M400. Ovi kalupi rješavaju problem previše reflektirajućih legura bakra korištenjem zelene laserske tehnologije. Životni vijek ispunjava zahtjeve SpaceX-ovog Starship projekta od jedne jedinice svake sedmice, a cijena svakog lansiranja pada za 30%.
Precizna optimizacija kalupa kompanije Xiaomi Technology za potrošačku elektroniku
Xiaomi Technology i Yisu Laser zajedno rade na izradi kalupa za{0}}lijevanje okvira mobilnih telefona od ESU-H13 materijala. Kalup traje 120.000 puta duže od tradicionalnih metoda jer AI sistem optimizuje strukturu kanala rashladne vode. Ovo omogućava Xiaomiju da isporučuje preko 50 miliona jedinica serije 14 svake godine.
5. Trendovi i problemi u industriji
Tehnologija Fusion Trend AI+3D štampanje: Siemens NX softver koristi AI algoritme da automatski kreira najbolji raspored kanala za rashladnu vodu. Ovo skraćuje ciklus dizajna sa 72 sata na 8 sati.
Kompozitni aditivi i aditivi: LASERTEC 65 3D Hybrid oprema iz DMG MORI kombinuje "štampanje" i "glodanje" sa hrapavošću površine Ra manjom ili jednakom 0,8 μm.
Usko grlo za -upotrebu velikih razmjera
Cijena materijala: prah od nehrđajućeg čelika 316L i dalje košta čak 500 dolara po kilogramu, što je 5 do 8 puta više od ostalih materijala za kovanje.
Nedostatak standarda: ISO/ASTM 52900 standard pokriva samo 30% primjena kalupa, a zahtjevi za testiranje kalupa sa komplikovanom strukturom moraju se odmah ažurirati.
Nedostatak talenata: Globalnoj industriji kalupa potrebno je još 120.000 inženjera za 3D štampanje, a potrebno je 3 do 5 godina da se obuče novi talenti za kompozite.