Metal 3D baskı, karmaşık kalıp yapılarının üretim problemini nasıl çözebilir?

1, Enjeksiyon kalıplamadaki ana sorunu çözen esnek bir soğutma suyu devresi
Üretim hızı ve ürünlerin kalitesi enjeksiyon kalıplarının ne kadar iyi soğutulduğuna bağlıdır. Geleneksel kalıplarda düz delikli soğutma suyu kanalları kullanılmaktadır. Bu kanalların karmaşık boşluk yüzeylerine yapışması zordur, bu da çok fazla yerel sıcaklık değişimine ve bükülme ve büzülme işaretleri gibi ürün kusurlarına neden olur. Topoloji optimizasyon yöntemlerini kullanan metal 3D baskı, ürünün şekline mükemmel şekilde uyan uyumlu bir soğutma suyu kanalı oluşturabilir. Bu, ısının tam olarak nerede üretildiği ve nerede soğutulduğunu kontrol etmenizi sağlar.
Örneğin, arabanın kapı kolu kalıbının soğuma süresi, 3D baskılı uyumlu su yolu kullanıldıktan sonra 18 saniyeden 12 saniyeye çıktı. Üretim verimliliği %33 arttı ve ürünün çarpılma deformasyonu 0,8 mm'den 0,2 mm'ye düştü. Geçiş oranı %92'den %98,5'e çıktı. Daha da önemlisi, bu konsept, 0,5 mm kalınlığında bir kalıp göbeği duvarı içinde mevcut yöntemlerin fiziksel kısıtlamalarını - aşar; üç boyutlu bir soğutma ağı oluşturmak için 2 mm çapında bir spiral soğutma kanalı oluşturulabilir-. Zhongrui Technology'nin iSLM420 ekipmanı tarafından basılan ev aletleri kabuk kalıbı üzerindeki uyumlu su yolu, kalıbın ömrünü %40 artırır ve ısı yorgunluğundan kaynaklanan çatlak sayısını %75 azaltır.
2, Kafes yapısında yenilik: kalıpları daha hafif hale getirmek ve farklı işlevleri birleştirmek
Basınçlı-döküm kalıpları söz konusu olduğunda, yüksek-sıcaklıktaki alaşım malzemelerin termal yorgunluğu, bunların mümkün olduğu kadar uzun süre dayanamamasının önemli bir nedenidir. Metal 3D baskı, nesneleri daha hafif hale getirmek, ısı iletim yollarını iyileştirmek ve güçlü tutmak için biyomimetik kafes yapıları kullanır. Belirli bir uçak motoru kanadına yönelik basınçlı döküm kalıbında TPMS (Üç Dönemli Minimal Kavisli Yüzey) kafes tasarımı kullanıldı. Bu, kalıp maçasının ağırlığını %35 oranında azalttı ve termal şoka karşı dayanıklılığını iki katına çıkardı. Sürekli üretim döngüsü 5000 kalıptan 12000 kalıba çıkarıldı.
Bu yapısal fayda özellikle izolasyon için parçalar yapılırken önemlidir. Standart sıcak yolluk sistemlerindeki yalıtım mezonları katıdır, ancak 3D baskı, ısının ayırıcı plakadan kalıba geçmesini önlemede %60 daha verimli olan içi boş altıgen kafes mezonları oluşturabilir. Bu tasarım, enjeksiyon kalıplama çevrimini %22, tıbbi sarf malzemelerine yönelik kalıplarda kullanılan enerji miktarını ise %18 oranında azaltıyor.
3, Mikro gözenekli egzoz sistemi: sıkışmış gaz eksikliklerinin endüstri sorununu çözme
Enjeksiyonlu kalıplama sırasında kalıp boşluğu içindeki gaz yeterince hızlı bir şekilde dışarı salınamazsa ürün yüzeyinde gaz çizgileri ve yanma gibi sorunlar oluşabilir. Geleneksel nefes alabilen çelik eklentilerle ilgili iki ana sorun vardır: birincisi, havanın yalnızca bir yönde akmasına izin verebilirler ve ikincisi, nefes alabilen alanın yoğun alanla buluştuğu noktada stres birikme eğilimindedir. Metal 3D baskı bu sınırların ötesine geçer ve çok yönlü nefes alabilirliğe sahip gözenekli nesneler üretebilir.
Laser Luminescence'ın üçüncü-nesil nefes alabilen çelik yöntemi, kalıp yüzeyinde 0,04 mm gözenek boyutuna sahip, yoğun, nefes alabilen bir katman oluşturmak için lazer tarama yaklaşımını geliştirir. Aynı zamanda kalıbın içinde üç-boyutlu, bağlantılı bir gözenek ağı oluşturur. Araba gösterge paneli kalıplarının uygulanmasında bu konsept, kalıp yapımını basitleştirerek ekstra egzoz deliklerine ihtiyaç duymadan sıkışan gaz kusur oranını %15'ten %0,3'e düşürür. Daha da önemlisi, 3D baskı, nefes alabilen parçaların ve kalıp gövdelerinin birlikte çalışmasını sağlayabilir; bu, geleneksel dolgu prosedürlerinde olduğu gibi dikiş sızıntısı olasılığının olmadığı anlamına gelir.
4, Karmaşık Parçaların Entegre Üretimi: Kalıp İşlemenin Değer Zincirini Değiştirmek
Geleneksel kalıp yapımında “ayrı işleme+montaj” tekniği kullanılmaktadır. Bu, sıcak nozullar, eğimli üst kısımlar ve kalıp maça pedleri gibi önemli parçaların birkaç aşamadan geçmesi gerektiği anlamına gelir. Metal 3D baskı, "entegre üretim" fikrini kullanarak bu karmaşık elemanların tamamını aynı anda şekillendiriyor. Örneğin belli bir marka cep telefonunun çerçeve kalıbının sıcak püskürtme sistemi, alışılagelmiş şekilde bir araya getirilmesi için 12 parçaya ihtiyaç duyuyor. 3D baskı ile entegre akış kanalı ve ısıtma elemanı montaj oluğuna sahip bir sıcak nozülün tamamını oluşturabilirsiniz. Montaj süresi 8 saatten 0,5 saate inmekte olup, dikişlerin kesilmesiyle ısıl genleşme ve büzülmeden kaynaklanan kırılma sorunu tamamen çözülmektedir.
Bu değişiklik en çok ince duvarlı parçalar yapılırken fark edilir. Manga yöntemiyle geliştirilen VoxelDance Engineering simülasyon programı, 316L paslanmaz çelik ince-cidarlı parçaların (duvar kalınlığı 0,3mm) baskı deformasyon problemini "tarama deformasyon telafisi" yöntemiyle başarıyla çözmüştür. Bu yöntem, ± 0,5 mm'den ± 0,08 mm'ye çıkarak araba ızgara kalıpları için parçaları daha hassas hale getirir. Ayrıca araştırma ve geliştirme süresini %60 oranında kısaltır ve malzeme kullanımını %45 oranında artırır.
5, Teknolojik entegrasyon: yeni bir kalıp üretimi paradigması oluşturmak
Metal 3D baskı tek başına mevcut değildir ancak simülasyon analizi ve akıllı algılama gibi teknolojilerle tamamen iç içe geçmiştir. Zhongrui Technology'nin makineleri, toz yatağının sıcaklık alanını gerçek zamanlı olarak izleyebilen, çok-katmanlı, optimize edilmiş bir rüzgar alanı sistemine sahiptir. Ayrıca termal stresi telafi etmek için lazer ayarlarını otomatik olarak değiştirebilir ve büyük kalıplar için (1,2m × 0,8m araba tampon kalıpları gibi) %99,95 yoğunluğa ulaşabilir. Tasarımcılar, akış analizi araçlarını kullanarak, "tasarım simülasyonu baskısı"nın kapalı-döngü yinelemesi olan modelleme süreci sırasında soğutma suyu kanallarının düzenini iyileştirebilir.
Maliyet modelinin yeniden oluşturulması açısından 3D baskı benzersiz avantajlar sergiledi. Örneğin, 1.000 parçalık kalıp yapımının maliyeti geleneksel yöntemlerle 280.000 yuan'dır (kalıp geliştirme için 180.000 yuan), ancak 3D baskı çözümünün parça başına maliyeti %20 daha fazladır ancak herhangi bir kalıp geliştirme maliyeti yoktur, bu da toplam maliyeti 220.000 yuan'a düşürür. Ürünün yineleme hızı standart kalıp geri ödeme süresini (genellikle 12-18 ay) aştığında 3D baskının ekonomisi daha da belirgin hale gelir.