Com pot la impressió 3D de metall resoldre el problema de producció d'estructures complexes de motlle?

1, un circuit d'aigua de refrigeració flexible que resol el problema principal amb l'emmotllament per injecció
La velocitat de fabricació i la qualitat dels productes depenen del refredament dels motlles d'injecció. Els canals d'aigua de refrigeració de forats rectes s'utilitzen en motlles tradicionals. Aquests canals són difícils d'adherir a les complicades superfícies de cavitats, cosa que provoca massa variacions locals de la temperatura i defectes del producte, com ara marques de deformació i contracció. Mitjançant mètodes d'optimització de topologia, la impressió 3D metàl·lica pot crear un canal d'aigua de refrigeració conforme que coincideixi perfectament amb la forma del producte. Això us permet controlar la temperatura exactament on es fa calor i on es refreda.
Per exemple, el temps de refredament del motlle de la maneta de la porta del cotxe va passar de 18 segons a 12 segons després d'utilitzar un canal d'aigua conformat imprès en 3D. L'eficiència de producció va augmentar un 33% i la deformació de la deformació del producte va baixar de 0,8 mm a 0,2 mm. La taxa d'aprovació va augmentar del 92% al 98,5%. Més important encara, aquest concepte supera les restriccions físiques dels mètodes existents - dins d'una paret del nucli del motlle de 0,5 mm de gruix, es pot crear un canal de refrigeració en espiral amb un diàmetre de 2 mm per construir una xarxa de refrigeració tridimensional. La via fluvial conforme al motlle de la carcassa de l'electrodomèstic imprès per l'equip iSLM420 de Zhongrui Technology millora la vida del motlle en un 40% i redueix el nombre d'esquerdes causades per la fatiga per calor en un 75%.
2, Innovació en l'estructura de gelosia: fent motlles més lleugers i combinant diferents funcions
En el tema dels-motlles de fosa a pressió, la fatiga tèrmica dels materials d'aliatge d'alta-temperatura és una de les principals raons per les quals no duren tant com podrien. La impressió 3D metàl·lica utilitza estructures de gelosia biomimètica per fer les coses més lleugeres, millorar les vies de conducció de calor i mantenir les coses fortes. El motlle de fosa a pressió per a una pala específica de motor d'avió utilitzava un disseny de gelosia TPMS (Three Period Minimally Curved Surface). Això va reduir el pes del nucli del motlle en un 35% i va duplicar la seva resistència al xoc tèrmic. El cicle de producció continu es va allargar de 5000 a 12000 motlles.
Aquest benefici estructural és especialment important quan es fabriquen peces per a l'aïllament. Els mesons d'aïllament dels sistemes de canal calent estàndard són sòlids, però la impressió 3D pot fer mesons de gelosia hexagonal buit que són un 60% més eficients per evitar que la calor es mogui de la placa divisora ​​al motlle. Aquest disseny redueix el cicle d'emmotllament per injecció en un 22% i la quantitat d'energia utilitzada en un 18% en motlles per a consumibles mèdics.
3, Sistema d'escapament microporós: resoldre el repte de la indústria de les deficiències de gas atrapat
Quan s'injecta l'emmotllament, si el gas a l'interior de la cavitat del motlle no es pot alliberar prou ràpidament, pot produir problemes com ara ratlles de gas i cremades a la superfície del producte. Hi ha dos problemes principals amb les insercions tradicionals d'acer transpirable: primer, només poden permetre que l'aire flueixi en una direcció i, segon, l'estrès tendeix a acumular-se en el punt on la zona transpirable es troba amb la zona densa. La impressió 3D de metall supera aquests límits i pot generar objectes porosos amb transpirabilitat multi-direccional.
El mètode d'acer transpirable de tercera-generació de Laser Luminescence millora l'enfocament d'escaneig làser per crear una capa transpirable densa a la superfície del motlle amb una mida de porus de 0,04 mm. Al mateix temps, crea una xarxa de porus connectats en tres-dimensionalitat dins del motlle. En l'aplicació de motlles del quadre de comandament del cotxe, aquest concepte redueix la taxa de defecte de gas atrapat del 15% al ​​0,3%, sense necessitat de ports d'escapament addicionals, simplificant la construcció del motlle. Més important encara, la impressió 3D pot fer que les peces transpirables i els cossos del motlle funcionin junts, la qual cosa significa que no hi ha possibilitat de fuites de costures com hi ha amb els procediments tradicionals d'incrustació.
4, Fabricació integrada de peces complexes: Canvi de la cadena de valor del processament de motlles
En la fabricació de motlles tradicionals, s'utilitza la tècnica de "processament separat + muntatge". Això vol dir que les peces importants com els broquets calents, les tapes inclinades i els coixinets del nucli del motlle han de passar per diversos passos. La impressió 3D de metall dóna forma a aquests elements complicats alhora utilitzant la idea de "fabricació integrada". Per exemple, el sistema de broquet calent del motlle de marc d'una determinada marca de telèfon mòbil necessita 12 peces per ajuntar-se de la manera habitual. Amb la impressió 3D, podeu fer un broquet calent sencer amb un canal de flux integrat i una ranura d'instal·lació de l'element de calefacció. El temps de muntatge es redueix de 8 hores a 0,5 hores, i el problema de trencament causat per l'expansió i la contracció tèrmica es resol totalment reduint les costures.
Aquest canvi es nota més quan es fan peces amb parets primes. El programa de simulació d'Enginyeria VoxelDance desenvolupat pel mètode Manga ha resolt amb èxit el problema de la deformació d'impressió de les peces de paret-fines d'acer inoxidable 316L (gruix de paret 0,3 mm) amb el mètode de "compensació de la deformació d'escaneig". Aquest mètode fa que les peces per a motlles de reixeta de cotxe siguin més precises, passant de ± 0,5 mm a ± 0,08 mm. També redueix el període d'investigació i desenvolupament en un 60% i millora l'ús del material en un 45%.
5, Integració tecnològica: establir un nou paradigma de producció de motlles
La impressió 3D metàl·lica no existeix de manera aïllada, sinó que està completament entrellaçada amb tecnologies com l'anàlisi de simulació i la detecció intel·ligent. Les màquines de Zhongrui Technology disposen d'un sistema de camp de vent optimitzat en diverses-capes que pot controlar el camp de temperatura del llit de pols en temps real. També pot canviar automàticament la configuració del làser per compensar l'estrès tèrmic i assolir una densitat del 99,95% per a motlles grans (com els motlles de para-xocs d'un cotxe de 1,2 m × 0,8 m). Mitjançant eines d'anàlisi de flux, els dissenyadors poden millorar la disposició dels canals d'aigua de refrigeració durant el procés de modelatge, que és una iteració de bucle tancat-de la "impressió de simulació de disseny".
Pel que fa a la reconstrucció del model de costos, la impressió 3D ha mostrat avantatges únics. Per exemple, fer motlles per a 1.000 peces costa 280.000 iuans amb mètodes tradicionals (180.000 iuans per al desenvolupament de motlles), però la solució d'impressió 3D costa un 20% més per peça, però no té cap cost de desenvolupament de motlles, la qual cosa redueix el cost total a 220.000 iuans. Quan la velocitat d'iteració del producte supera el període estàndard de recuperació del motlle (generalment 12-18 mesos), l'economia de la impressió 3D es fa més evident.