Metal 3D baskı yoluyla büyük-boyutlu kalıplar üretilebilir mi?

1. Büyük-ölçekli metal 3D baskıda ileriye doğru büyük bir adım: laboratuvardan fabrikaya
Metal 3D baskının ardındaki ana fikir, metal malzemeleri üst üste istiflemek ve karmaşık yapıları doğrudan oluşturmak için lazerler veya elektron ışınları gibi-yüksek enerjili ışınları kullanmaktır. Büyük kalıpların yapımı söz konusu olduğunda üç alanda büyük ilerlemeler kaydedildi:
Ekipman formatının genişletilmesi
LiM-X1500H radyum lazer ekipmanı, 1290 mm × 1180 mm × 506 mm boyutunda parçalar kalıplayabilir. Havacılık motorlarının hem yuvarlak hem de kare kesitlerini aynı anda basabilmektedir. Bu kısımda çok sayıda içi boş yapı ve takviye nervürü bulunmaktadır. Geleneksel prosedürler blok işlemeyi ve birleştirmeyi gerektirirken, SLM teknolojisi üretim döngüsünü %50'den fazla azaltır ve entegre kalıplama yoluyla malzemenin %90'ından fazlasını kullanır. Daha da önemlisi, 2024 yılında çıkan LiM-X800H+ ekipmanı, 2,5 metrelik net şekillendirme yüksekliğine sahip ve 418 mm × 362 mm × 2210 mm boyutunda titanyum alaşımlı spiral yapısal bileşenler üretebiliyordu. Bu, ekipmanın büyük ve hafif bileşenler üretecek kadar sağlam olduğunu kanıtlıyor.
Birçok lazer arasındaki işbirliği ve süreç iyileştirme
Termal stresi kontrol etmek, büyük-ölçekli yazdırma için bir sorundur. Leiming lazer, 6-metreden fazla titanyum alaşımlı uçak çerçeveleri basarken, lazer noktası örtüşme oranını %30'a çıkarmak için çoklu-lazer işbirliği teknolojisini benimser. Dinamik toz dağıtım yaklaşımıyla kullanıldığında bu, artık gerilimi %40 oranında azaltır, bu da ultra büyük parçaların (6295 mm × 2198 mm × 614 mm) boyutlarının doğru olmasını sağlar. Alüminyum alaşımlı ısı eşanjörünün (569mm × 527mm × 512mm) topoloji optimizasyon tasarımı, akış kanalı ile ana yapıyı birleştirmek için SLM teknolojisinin nasıl kullanılabileceğini de gösterir. Bu da yöntemin karmaşık soğutma sistemleri için ne kadar esnek olduğunu gösteriyor.
Hibrit üretim ve-sonraki işlemlerde yenilik
Laiming Laser, saf bakır gibi yüksek anti-metal malzemeler için yeşil lazer katmanlı üretim çözümü geliştirdi. Bu sistem, saf bakır baskı odalarını ve ısı dağıtma kanatçık yapılarını başarıyla basmıştır. Bu yöntem, hızlı tepki veren malzemeler üzerinde normal kırmızı lazerlerin soğurma sınırının ötesine geçerek saf bakırın baskısını üç kat daha verimli hale getiriyor. Yüzey pürüzlülüğü Ra'dır<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. Büyük kalıp imalatının endüstriyel kullanımı: fikirlerin test edilmesinden büyük miktarlarda üretilmesine kadar
Metal 3D baskı, birçok üst düzey{1}}işletmede büyük kalıplar yapmak için kullanılmış ve değeri gerçek dünyadan-örneklerle kanıtlanmıştır:
Havacılıkta Hafif ve Fonksiyonel Entegrasyon
Alçak-irtifa ekonomisinde hafif drone çerçevelerine duyulan ihtiyaç, büyük-ölçekli 3D baskının kullanılmasına yol açtı. Luming Laser, 153 mm × 153 mm × 25 mm boyutlarında ve 0,3 kg'ın altında ağırlığa sahip titanyum alaşımlı bir drone çerçevesi basmak için LiM-X260A'yı kullandı. Topoloji optimizasyonu, üretim sürecindeki parça sayısını ve adım sayısını 12'den 3'e düşürür. Baskı döngüsü de 5 saate indirilir. Bu senaryo, metal 3D baskının ağırlık ile yapısal dayanıklılık arasında bir denge bulabileceğini gösteriyor; bu da uçak ekipmanlarının daha iyi çalışması için çok önemli.
Enerji ekipmanı: karmaşık soğutma sistemlerini tek parça halinde bir araya getirmek
Büyük eşanjör kalıplarında soğutma kanalının tasarımı, nükleer güç ekipmanlarının verimliliğine doğrudan etki etmektedir. Geleneksel yöntemlerde kalıba yüzlerce soğutma deliğinin açılması gerekir. Metal 3D baskı ise soğutucu akış mesafesini %60 oranında azaltan ve ısı transfer verimliliğini %25 artıran uyumlu bir soğutma suyu kanalı oluşturuyor. Örneğin, SLM teknolojisi, yalnızca 2 mm genişliğinde bir soğutma suyu kanalına sahip bir nükleer enerji buhar jeneratörü için kalıp basmak üzere kullanıldı. Bu kalıp 1,2 metre uzunluğundaydı ve eşit sıcaklık kontrolüne sahipti; bu, geleneksel işlemlerde parçalar çok ısındığında meydana gelen malzeme yorulması sorununu çözüyordu.
Otomotiv İmalatı: Büyük Kalıplarda Hızla Değişiklik Yapmak
Çoğu araba paneli kalıbı 3 metreden büyüktür ve geleneksel döküm yöntemleri 6 ila 8 haftalık bir deneme üretim döngüsüne ihtiyaç duyar. Ve metal 3D baskı, doğrudan üretildiğinde kalıp maçasının yapımı için gereken süreyi iki haftaya indiriyor. Belirli bir marka yeni enerji araçları, büyük basınçlı döküm kalıplarını sabitlemek için DED teknolojisini kullandı. Kalıp yüzeyindeki aşınmaya{8} dayanıklı tabaka, tozun aynı anda beslenip eritilmesiyle 48 saatte sabitlendi. Onarım katmanı, tipik kaynak yönteminden %20 daha sert olan HRC52 sertti. Bu, ısıdan etkilenen bölge nedeniyle kalıbın şeklinin değişmeyeceği anlamına gelir.
3. Teknolojik Zorluklar ve Gelecek Trendleri: Tek Noktadaki Atılımlardan Çevrenin Yeniden Yapılandırılmasına
Büyük-ölçekli metal 3D baskının büyük bir potansiyeli olsa da, yaygın olarak kullanılmadan önce çözülmesi gereken üç büyük sorunu var:
Malzemelerin maliyetlerini ve performansını kontrol etmek
Kalıp yapımı, söndürülmüş ve sertleştirilmiş malzemelere ihtiyaç duyar, ancak 3D baskı malzemeleri hızlı bir şekilde soğutabilir ve bu da onları daha kırılgan hale getirebilir. Çözüm, düşük-gerilimli martensitik eskitilmiş çelik tozu yapmak ve onu 52HRC'ye kadar zorlaştırmak için ısıl-işlemden geçirmektir. Degrade malzeme baskı tekniği kullanılarak kalıp yüzeyine sert bir kaplama uygulanırken çekirdek alanında sert bir matris tutulur. Bu, aşınma direncini ve darbe direncini dengeler.
Süreçte stabilite ve kalite testi
Büyük ölçekte yazdırırken, yerel aşırı ısınma veya toz kirliliği, hata oranının artmasına neden olabilir. Sektör, kızılötesi termal görüntüleme cihazlarını ve erime havuzu izleme sistemlerini radyum lazerle birleştiren LiM-X800H+ ekipmanı gibi yerinde izleme teknolojileri-için baskı yapıyor. Bu teknoloji, lazerin gücünü gerçek zamanlı olarak değiştirebiliyor ve kusur sayısını %3'ten %0,5'e düşürebiliyor. Aynı zamanda, yapay zeka-tabanlı kusur tahmin modelleri, geçmiş baskı verilerine bakarak risk faktörlerini önceden bulabilir ve bu da kalitenin daha da istikrarlı kalmasına yardımcı olur.
Endüstriyel zincirde işbirliği ve standardizasyon
Devasa kalıplar yapmak, 3D baskı, CNC işleme ve ısıl işlem gibi birkaç adımı birleştirmeyi gerektirir. GF Processing Solutions, çıkarma ve ekleme işlemlerini sorunsuz bir şekilde birleştirmek için otomatik iş istasyonlarını kullanan bir "hibrit parça" üretim çözümü başlattı. Bu, kalıp yapımı için gereken süreyi %40 oranında azaltır. ISO/ASTM 52921 standardının kullanıma sunulması aynı zamanda büyük-ölçekli metal 3D baskıya yönelik boyut toleransları ve yüzey pürüzlülüğü gibi önemli faktörlere yönelik standartları da belirler. Bu da endüstrinin bu teknolojiyi geniş ölçekte kullanmasını mümkün kılıyor.