Каковы общие процессы 3D-печати металлом при производстве пресс-форм?

一, Технология плавки в порошковом слое: это означает высокую точность и сложную структуру.
Технология плавления порошкового слоя использует лучи высокой-энергии для выборочного плавления слоев металлического порошка. В настоящее время это наиболее распространенный тип процедуры, используемый при изготовлении пресс-форм. Некоторые примеры этих технологий включают селективную лазерную плавку (SLM) и электронно-лучевую плавку (EBM).
1. Технология SLM: меняет-правила игры в системах охлаждения пресс-форм
SLM использует мощные-лазерные лучи для плавления металлического порошка по одному слою за раз. Это позволяет изготавливать металлические детали плотностью более 99,9%. Фундаментальное значение конструкции конформных каналов охлаждения проявляется при изготовлении пресс-форм. При сверлении традиционные каналы охлаждения пресс-формы ограничиваются линейными или простыми зигзагообразными узорами, что делает их менее эффективными при охлаждении. Технология SLM позволяет создавать водные каналы непрямыми, например спиралями и дендритами. Это делает охлаждение более чем на 40% более эффективным. Например, когда телефоны Huawei перешли на топологическую-оптимизированную конструкцию каналов для формы рамы, время, необходимое для изготовления одной детали, увеличилось со 120 до 75 секунд, а процент выхода продукции увеличился с 89 % до 98 %.
2. Технология EBM: лучший способ изготовления форм для жаропрочных-сплавов.
Технология EBM использует электронный луч для плавления металлического порошка в вакууме. Его особые преимущества:
Адаптируемость к материалам. Хорошо работает с активными металлами, такими как титановые сплавы и жаропрочные-сплавы на основе никеля.-Высокотемпературные сплавы. Эти металлы обычно используются в высокотехнологичных-формах, например, в аэрокосмических и автомобильных двигателях.
Контроль остаточного напряжения: скорость сканирования электронным лучом довольно высока, что может значительно снизить тепловой стресс и вероятность деформации формы.
Насколько хорошо все сделано: плотность энергии электронного луча в 3–5 раз выше, чем у лазера, а скорость печати на 30–50 % выше, чем у SLM.
Пресс-формы из титанового сплава Platinum для авиационных двигателей изготавливаются с использованием технологии EBM, которая добавляет сложные аэродинамические каналы. Это продлевает срок службы форм (от 8000 до 25000 циклов) и делает их на 42% легче.
2. Технология направленного осаждения энергии: отличный способ исправить большие формы и сделать вещи аддитивными.
Технология направленного осаждения энергии хороша для изготовления и ремонта больших форм, поскольку она может одновременно перемещать металлический порошок или проволоку и расплавлять осаждение. Лазерная обработка почти чистой формы (LENS) и дуговое аддитивное производство (WAAM) — два основных метода.
1. Технология LENS: новый способ изготовления форм из градиентных материалов.
Технология LENS позволяет плавно переходить из одного материала в другой, плавя металлические частицы и одновременно перемещая их через концентрированный лазерный луч. Эта технология используется для изготовления-форм для литья под давлением с функционально градуированной структурой в процессе изготовления-форм:
Поверхностный слой: очень прочный и очень устойчивый к износу. Чтобы сделать форму более устойчивой к износу, используется сплав кобальта и хрома.
Внутренний слой: использование прочного алюминиевого сплава с низкой-плотностью, чтобы сделать форму легче и лучше отводить тепло.
По сравнению со стандартными однородными материалами такая градиентная структура продлевает срок службы формы в 2–3 раза и потребляет на 15–20 % меньше энергии.
2. Технология WAAM: экономически-эффективный способ изготовления больших форм
WAAM имеет следующие особенности: он использует электрическую дугу в качестве источника тепла для плавления металлической проволоки.
Низкая стоимость материалов. Металлическая проволока стоит всего от одной-трети до половины-половины стоимости порошковых материалов.
Высокая эффективность осаждения: каждый час можно осаждать 3–5 кг металла, чего достаточно для изготовления массивных форм шириной в метр.
Сильная ремонтопригодность: можно устранить трещины и износ путем непосредственного нанесения материалов на существующие формы.
Некая автомобильная компания использовала технологию WAAM для изготовления формы цилиндра двухтонного двигателя. Это сократило стоимость ремонта на 68% по сравнению со стоимостью приобретения новой формы, а также сократило время, необходимое для ее ремонта, с 45 до 7 дней.
3. Технология распыления клея: способ сделать небольшие-формы более эффективными.
Технология распыления клея распыляет клей только там, где необходимо прикрепить частицы металлического порошка. После обезжиривания и спекания из него получаются плотные металлические детали. Эта технология позволяет обойти ограничения по размерам технологии плавки в порошковом слое, что делает ее лучшим решением для изготовления небольших форм.
1. Преимущества с точки зрения технологии
Быстрое производство: нет необходимости плавить каждый слой отдельно, а скорость печати в 5–10 раз быстрее, чем SLM.
Высокий расход материала: несвязанный порошок можно перерабатывать в 100% случаев, что сокращает затраты на материалы на 30–40%.
Большая геометрическая свобода: можно изготавливать формы со сложной геометрией внутренних полостей, включая формы для литья пластмасс под давлением с конформным охлаждением.
2. Примеры использования
Конкретная компания по производству медицинского оборудования использует технологию распыления клея для изготовления индивидуальных форм для ортопедических имплантатов. Стоимость изготовления одной формы снизилась с 12 000 юаней до 4800 юаней, а время, необходимое для изготовления формы, сократилось с шести месяцев до 50 дней. Эта технология также широко используется в таких областях, как пресс-формы для ювелирных изделий и прецизионные электронные формы. Это помогает производству пресс-форм перейти к большей гибкости и индивидуализации.
4. Будущее изготовления пресс-форм – это интеграция нескольких-процессов.
По мере развития технологий одного процесса уже недостаточно для удовлетворения разнообразных требований изготовления пресс-форм; следовательно, объединение нескольких процессов стало новым направлением в отрасли.
Обработка композита SLM+CNC: сначала используйте SLM для печати заготовки пресс-формы. Затем используйте ЧПУ для точной обработки, которая обеспечивает баланс между скоростью формования и точностью поверхности.
Сочетание ЛИНЗ и термообработки: в процессе осаждения ЛИНЗ одновременно выполняется лазерная закалка, чтобы повысить твердость поверхности формы до более чем 55HRC.
Напыление клея плюс уплотнение HIP: горячее изостатическое прессование (HIP) удаляет внутренние поры в деталях, покрытых клеем. Это делает плотность формы более 99,5%.