Metal 3D baskı damgalama kalıpları üretebilir mi?

1. Teknik fizibilite: "Konsept doğrulama"dan "ölçekli uygulamaya" geçiş.
Metal 3D baskının temel faydası "serbest tasarım" ve "hızlı üretime" olanak sağlamasıdır. Seçici lazer eritme (SLM) ve elektron ışınıyla eritme (EBM) gibi yöntemler kullanılarak metal tozları üst üste istiflenerek karmaşık geometrik tasarımlar oluşturulabilir. Bu, kalıp şekilleri üzerinde standart işleme sınırlarının ötesine geçer.
Karmaşık yapılar yapabilme yeteneği
Geleneksel damgalama kalıplarının yapılabilmesi için soğutma suyu kanallarının freze, delme gibi yöntemlerle işlenmesi gerekmektedir. Ancak işleme aletlerine ulaşmak zor olduğundan karmaşık boşluklar ve düzgün olmayan su kanalları oluşturmak zor olabilir. Örneğin, bir araba motorunun silindir kapağı için damgalama kalıbının soğutma suyu devresinin, ısıyı eşit şekilde dağıtmak için kalıp boşluğunun yüzeyine yakından bağlanması gerekir. Geleneksel yöntemler, doğrusal olmayan bir-su devresi düzenlemesi oluşturmayı zorlaştırır. Ve metal 3D baskı, doğrudan spiral ve biyomimetik ağaç dalları gibi düzensiz su yolları oluşturabilir. Bu, soğutmayı %30'dan fazla daha verimli hale getirir ve kalıplama sürecini hızlandırır. Tanınmış-bir otomobil firması, motor silindir kafası damgalama kalıpları yapmak için 3D baskıyı kullanıyor. Bu, kalıpların yapımı için gereken süreyi iki aydan iki haftaya indiriyor ve kalıpların 100.000 kat daha uzun süre dayanmasını sağlıyor.
Malzemelerin çalışma şekli konusunda ileriye doğru büyük bir adım
Metal 3D baskı artık yüksek-mukavemetli metalleri tutarlı bir şekilde şekillendirebiliyor. Örneğin H13 takım çeliği, 3D baskı ve ısıl işlem sonrasında HRC 50-55 sertliğe ve 22J darbe tokluğuna ulaşabilir. Bu, basınçlı döküm kalıplarının hem aşınma hem de çatlama direnci konusundaki ihtiyaçlarını karşılar. Huashu High Tech'in FS273M serisi ekipmanı, Broadcom Precision tarafından basınçlı döküm kalıp eklerini basmak için kullanılıyor. Bu kesici uçların boyutu 50.000 damgalama döngüsünden sonra bile stabildir ve verim oranı %100'dür. Ayrıca, titanyum alaşımları ve nikel{20}}bazlı alaşımlar gibi yüksek-performanslı malzemelerin kullanılması, 3D baskılı kalıpların yüksek sıcaklıklar ve yüksek basınçlar gibi zorlu koşullarla başa çıkabilecek kadar güçlü olmasını sağlar.
Süreç entegrasyonunda yenilik
Maliyet ve verimlilik arasında bir denge bulmak için endüstri, "3D baskı ve geleneksel işlemeyi" birleştiren hibrit bir üretim yaklaşımına baktı. Genel Mekanik Bilim Araştırma Enstitüsü'nün Haixi Şubesi, sıcak damgalama kalıpları yapmanın bir yolunu buldu. İlk önce kalıp alt katmanını ve düz boruları frezelediler. Daha sonra düzensiz soğutma borularını üst üste istiflemek için 3D baskıyı kullandılar. Son olarak kalıp boşluğunu kesip cilalayarak doğru olduğundan emin oldular. Bu prosedür, metal tozu miktarını %60 oranında, işleme süresini ise %40 oranında azaltır ve soğutma boru hattı ile kalıp boşluğunun mükemmel şekilde oturmasını sağlar.
2. Performans kontrolü: üç sertlik, uzun ömür ve doğruluk testi
Damgalama kalıplarının onbinlerce hatta milyonlarca yüksek-basınç darbesine dayanması gerekir ve bunların sertliği, aşınma direnci ve boyutsal kararlılığı, onlarla yapılan ürünlerin kalitesini belirleyen unsurlardır. Metal 3D baskı kalıplarının olması gerektiği gibi çalışıp çalışmadığını öğrenmek için gerçek üretim verilerine bakmanız gerekir.
Sertlik ve Aşınmaya Karşı Direnç
Laboratuvardaki testler, 3D baskılı H13 çelik kalıpların (HRC 52) geleneksel dövme kalıpları (HRC 50-53) kadar sert olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte mikro yapı daha tutarlıdır ve bu da çatlakların başlama olasılığını azaltır. Araba koltuğu çerçeveleri yapmak için damgalama kalıpları kullanıldığında, 3D baskılı kalıplar geleneksel kalıplara göre %40 daha az çabuk aşınır ve bakım döngüsü 3 ay sürer.
yorgunluk hayatı
Yüksek döngülü yorulma testi, 3D baskılı kalıpların yorulma sınırının geleneksel prosedürlerle benzer olduğunu göstermektedir. Ancak baskı hatalarına dikkat etmek önemlidir. Örneğin toz yataklı ergitme teknolojisinde gözeneklerin tam olarak kaynaşmaması gerilimin oluşmasına ve malzemenin ömrünün kısalmasına neden olabilir. Bir çalışma ekibi, tarama taktiklerini (dama tahtası taraması gibi) ve katmanlar arası bağlanmanın gücünü optimize ederek, 3D baskılı Ti6Al4V kalıplarının yorulma ömrünü, havacılık sınıfı kriterlerini karşılayan 10 ^ 7 döngüye çıkardı.
boyutların doğruluğu
Metal 3D baskı, ± 0,05 mm hassasiyet dahilinde olabilir ve sıcak izostatik presleme ve CNC işleme gibi işlem sonrası yöntemler, kalan gerilim ve distorsiyonu ortadan kaldırabilir. 3D baskı teknolojisi, Ra yüzey pürüzlülüğüyle 0,3 mm düzeyinde dokuların tam kopyaları olan elektronik cihaz kasaları için damgalama kalıpları yapabilmiştir<0.8 μm. This meets the strict appearance standards of the consumer electronics sector.
3. Ne zaman kullanılmalı: "Küçük seri deneme üretiminden" "büyük-ölçekli üretime" geçiş
Metal 3D baskıda maliyet yapısı geleneksel yöntemlerden farklıdır. Ekipman ve malzeme fiyatları daha yüksektir ancak kalıp tasarımı, deneme üretimi ve modifikasyon adımlarına artık ihtiyaç duyulmaz. Üretim parti büyüklüğü arttıkça toplam maliyet düşer. Şu anda üç ana durumda kullanılabilir:
Karmaşık yapılar için kalıp
3D baskı, hassas dokulara, derin boşluklara veya düz olmayan su yollarına sahip kalıplar için geliştirme döngüsünü büyük ölçüde hızlandırabilir. Örneğin, bir şirket ayakkabı tabanlarını damgalamak için kalıp yapmak amacıyla 3D baskıyı kullanıyor. Bu, tasarımın elde edilmesi için gereken süreyi 6 haftadan 10 güne indirir ve aynı zamanda küçük partilerin ve geniş bir stil yelpazesinin ihtiyaçlarına uygun özel tasarımların yapılmasına da olanak tanır.
Katma değeri yüksek kalıplar
Havacılık ve uzay ve sağlık gibi alanlarda kalıpların doğruluğu ve performans ihtiyaçları, maliyetlerinden çok daha önemlidir. 3D baskı,{1}}uçak motorları için türbin diskleri ve yapay eklem protezleri gibi ileri teknoloji ürünlere yönelik kalıpların yapımında başarıyla kullanılmıştır. Hafif tasarımı (ağırlığı %20 ila %30 oranında azaltır) ve entegre yapısı (montaj hatalarını azaltır) ana avantajlarıdır.
Kalıpların sabitlenmesi ve yeniden yapılması
3D baskıda kullanılan lazer kaplama biriktirme (LC) teknolojisi, yıpranmış kalıpları hızlı bir şekilde onarabilir. Örneğin, bir otomobil şirketi damgalama kalıbı boşluğunun yüzeyini sabitlemek için LC teknolojisini kullandı. Bu, onarım süresini 7 günden 2 güne düşürdü, maliyetleri %50 azalttı ve kalıbı orijinal hassasiyetine geri getirdi.