Može li metalna 3D štampa proizvesti kalupe za štancanje?

1. Tehnička izvodljivost: skok sa "verifikacije koncepta" na "primenu na skali".
Glavna prednost metalne 3D štampe je ta što omogućava „slobodan dizajn“ i „brzu proizvodnju“. Koristeći metode kao što su selektivno lasersko topljenje (SLM) i topljenje elektronskim snopom (EBM), metalni prahovi se mogu naslagati jedan na drugi kako bi se napravili komplikovani geometrijski dizajni. Ovo nadilazi granice standardne obrade oblika kalupa.
Sposobnost izrade komplikovanih struktura
Da bi se napravili tradicionalni kalupi za štancanje, kanali za rashladnu vodu moraju se obraditi metodama kao što su glodanje i bušenje. Međutim, može biti teško stvoriti zamršene šupljine i neravne vodene kanale jer je teško doći do instrumenata za obradu. Na primjer, krug rashladne vode matrice za štancanje za glavu motora automobila mora biti usko povezan s površinom šupljine kalupa kako bi se ravnomjerno raspodijelila toplina. Tradicionalne metode otežavaju kreiranje ne-linearnog rasporeda vodenog kruga. A metalna 3D štampa može direktno stvoriti nepravilne vodene puteve poput spiralnih i biomimetičkih grana drveća. To čini hlađenje za više od 30% efikasnijim i ubrzava proces oblikovanja. Dobro-poznata automobilska firma koristi 3D štampanje za izradu kalupa za štancanje glave motora. Ovo skraćuje vrijeme potrebno za njihovu izradu sa dva mjeseca na dvije sedmice i čini da kalupi traju više od 100.000 puta duže.
Veliki korak naprijed u tome kako materijali funkcioniraju
3D štampanje metala sada može dosljedno oblikovati metale visoke{1}}vrste. Na primjer, H13 alatni čelik može postići tvrdoću HRC 50-55 i udarnu žilavost 22J nakon 3D štampanja i termičke obrade. Ovo zadovoljava potrebe kalupa za{11}}lijevanje pod pritiskom i za otpornost na habanje i na pucanje. Opremu serije FS273M kompanije Huashu High Tech koristi Broadcom Precision za štampanje umetaka kalupa za-lijevanje pod pritiskom. Ovi umetci su stabilne veličine čak i nakon 50.000 ciklusa štancanja, a stopa iskorištenja je 100%. Također, korištenje materijala visokih{18}}materijala kao što su legure titanijuma i legure na bazi nikla{20}}čini 3D štampane kalupe dovoljno jakim da izdrže teške okolnosti kao što su visoke temperature i visoki pritisci.
Inovacija u integraciji procesa
Kako bi pronašla ravnotežu između troškova i efikasnosti, industrija je pogledala hibridni proizvodni pristup koji kombinuje "3D štampanje i tradicionalnu obradu". Ogranak Haixi Općeg instituta za istraživanje mehaničkih nauka smislio je način za pravljenje kalupa za vruće štancanje. Prvo su glodali podlogu kalupa i ravne cijevi. Zatim su koristili 3D štampanje kako bi složili nepravilne cijevi za hlađenje jednu na drugu. Konačno su se uvjerili da je šupljina kalupa tačna rezanjem i poliranjem. Ovim postupkom smanjuje se količina metalnog praha za 60%, vrijeme potrebno za obradu za 40% i osigurava da se cjevovod za hlađenje i šupljina kalupa savršeno uklapaju.
2. Provjera performansi: tri testa tvrdoće, dugovječnosti i tačnosti
Kalupi za štancanje moraju podnijeti desetine hiljada ili čak milione udaraca visokog{0}}pritiska, a njihova tvrdoća, otpornost na habanje i stabilnost dimenzija su ono što određuje kvalitet proizvoda napravljenih s njima. Da biste saznali rade li metalni kalupi za 3D štampu kako bi trebali, trebate pogledati stvarne proizvodne podatke.
Tvrdoća i otpornost na habanje
Testovi u laboratoriji su pokazali da su 3D štampani čelični kalupi H13 (HRC 52) jednako tvrdi kao i tradicionalni kalupi za kovanje (HRC 50-53). Međutim, mikrostruktura je konzistentnija, što smanjuje mogućnost nastanka pukotina. Kada se kalupi za štancanje koriste za izradu okvira autosjedalica, 3D štampani kalupi se troše 40% brže od tradicionalnih kalupa, a ciklus održavanja traje 3 mjeseca.
život umora
Ispitivanje zamora u velikom ciklusu pokazuje da je granica zamora 3D štampanih kalupa slična onoj kod tradicionalnih postupaka. Međutim, važno je paziti na greške u štampanju. Na primjer, nepotpuno spajanje pora u tehnologiji topljenja sloja praha može uzrokovati nakupljanje napetosti i skratiti vijek trajanja materijala. Tim za proučavanje poboljšao je vijek trajanja 3D štampanih Ti6Al4V kalupa na 10 ^ 7 ciklusa, što zadovoljava kriterijume za vazduhoplovstvo, optimizujući taktiku skeniranja (kao što je skeniranje šahovske table) i snagu međuslojnog spajanja.
ispravnost dimenzija
Metalna 3D štampa može biti precizna do ± 0,05 mm, a metode naknadne obrade kao što su vruće izostatičko presovanje i CNC obrada mogu se riješiti bilo kakvog preostalog naprezanja i izobličenja. 3D tehnologija štampanja je uspjela napraviti kalupe za štancanje za kućišta elektronskih uređaja koji su tačne kopije teksture površine 3 mm na nivou Ra 3 mm.<0.8 μm. This meets the strict appearance standards of the consumer electronics sector.
3. Kada ga koristiti: od "probne proizvodnje u malim serijama" do "velike-proizvodnje"
U metalnom 3D štampanju struktura troškova se razlikuje od tradicionalnih metoda. Cijene opreme i materijala su veće, ali koraci dizajna kalupa, probne proizvodnje i modifikacije više nisu potrebni. Kako se veličina proizvodne serije povećava, ukupni trošak se smanjuje. Trenutno se može koristiti u tri glavne situacije:
Kalup za složene konstrukcije
3D štampa može uvelike ubrzati ciklus razvoja kalupa sa delikatnim teksturama, dubokim šupljinama ili vodenim putevima koji nisu ravni. Na primjer, jedna kompanija koristi 3D štampanje za izradu kalupa za štancanje potplata cipela. Ovo skraćuje vrijeme potrebno za izradu dizajna sa 6 sedmica na 10 dana, a također omogućava dizajne po narudžbi koji odgovaraju potrebama malih serija i širokom rasponu stilova.
Kalupi s puno dodane vrijednosti
U oblastima kao što su vazduhoplovstvo i zdravstvo, potrebe za preciznošću i performansama kalupa su mnogo važnije od njihove cijene. 3D štampanje se uspješno koristi za izradu kalupa za vrhunske-proizvode kao što su turbinski diskovi za motore aviona i umjetne zglobne proteze. Njegov lagani dizajn (koji smanjuje težinu za 20% do 30%) i integrirana struktura (koja smanjuje greške pri montaži) su njegove glavne prednosti.
Popravljanje i prerada kalupa
Tehnologija laserskog taloženja (LC) koja se koristi u 3D štampanju može brzo popraviti istrošene kalupe. Na primjer, jedna automobilska kompanija je koristila LC tehnologiju da popravi površinu šupljine kalupa za štancanje. Ovo je skratilo vrijeme popravke sa 7 dana na 2 dana, smanjilo troškove za 50% i vratilo kalup na prvobitnu preciznost.