Quins són els avantatges de l'acer inoxidable martensític en la impressió 3D del motlle?

一, Viabilitat tècnica: passar del laboratori a la línia de fabricació
1. Cobertura completa del sistema de materials
La impressió 3D de metall ara pot funcionar amb tots els materials que s'utilitzen normalment per fer motlles. Per exemple, la tecnologia de fusió de pols làser (LPBF) pot imprimir materials de motlle clàssics, com ara l'acer d'eines H13, l'acer de motlle P20 i l'acer martensític 1.2709. Mitjançant l'ajustament-de la configuració del procés, mesures importants com la duresa, la tenacitat i la resistència al desgast de les peces impreses han igualat o superat les especificacions dels materials de forja. Per exemple, una empresa va utilitzar la tecnologia LPBF per fer forats de motlle amb acer H13. La duresa va augmentar fins a 52 HRC després del tractament tèrmic i la vida a la fatiga tèrmica va ser un 40% més llarga que amb el processament típic. Pot gestionar més de 500.000 cicles d'emmotllament per injecció.
La impressió 3D de metall ha demostrat tenir beneficis particulars en l'àrea de materials específics. Com que la gent volia materials que fossin altament conductors i resistents a la corrosió, l'empresa va crear un procés d'impressió d'aliatges basat en coure-. Aquest procés té un coeficient de conductivitat tèrmica de fins a 380 W/(m · K), que és un 25% superior als motlles tradicionals de coure beril·li. Com que la gent volia materials lleugers, la tecnologia d'impressió d'aliatge d'alumini i d'aliatge de titani pot reduir el pes del motlle entre un 30% i un 50% mantenint la resistència de l'estructura.
2. Progrés sense restriccions en la complexitat estructural
La fabricació tradicional de motlles està limitada pels límits geomètrics del processament subtractiu. Per fer estructures complexes, s'han d'utilitzar mètodes com la divisió, l'empalmament i la soldadura, cosa que fa que els motlles siguin menys precisos i escurça la seva vida útil. La impressió 3D metàl·lica pot fer qualsevol forma complicada immediatament, especialment les noves com els canals de refrigeració conformes, l'acer transpirable i el farcit de matriu de punts.
Per exemple, els mètodes de perforació tradicionals només poden fer canals d'aigua en forma de línia recta o simple-. En canvi, la impressió 3D pot fer canals d'aigua irregulars com espirals, branques d'arbres i formes de vena de fulles biomimètics, que poden millorar l'eficiència de refrigeració en més d'un 40%. Després d'utilitzar un disseny de canal optimitzat per topologia per a un motlle per a una cinta decorativa per a un marc de porta de cotxe, el temps que es va trigar a fer una peça va passar de 120 segons a 75 segons i la taxa de rendiment va passar del 89% al 98%. Les empreses que fabriquen acer transpirable han estat capaços de gestionar amb precisió l'obertura de 0,04 mm mitjançant la tecnologia d'impressió de capa porosa. Això ha triplicat l'eficiència d'escapament dels motlles i ha solucionat problemes com les línies de soldadura i les bombolles que es produeixen quan el gas queda atrapat.
3. Millorar constantment la qualitat de la superfície i la precisió
La primera impressió 3D de metall va tenir dificultats per satisfer les necessitats d'alta-precisió de la fabricació de motlles perquè la força d'unió entre capes no era prou forta i la superfície era massa rugosa. Però aquest problema s'ha solucionat gràcies al progrés tècnic. Actualment, les màquines d'impressió 3D de metall d'alta gamma-poden fabricar peces amb una precisió dimensional de ± 0,05 mm i una rugositat superficial de Ra inferior o igual a 1,6 μm. Quan s'utilitza amb polit, sorra i altres passos, pot fer que la superfície sigui llisa com un mirall.
Per exemple, la tecnologia TrueShape de Mantle utilitza una combinació de "mecanitzat CNC de 3-eixos + dibuix i impressió + disseny de programari" per fer cavitats de motlle amb molta precisió. Aquest procés imprimeix una cavitat de motlle d'acer H13 amb una rugositat superficial Ra de només 0,8 μ m, el que significa que es pot utilitzar per a l'emmotllament per injecció d'alta brillantor immediatament sense necessitat de polir-lo primer. Aquesta tecnologia també permet la impressió composta de diversos-materials, que poden posar recobriments resistents al desgast a la superfície del motlle. Això pot fer que el motlle duri més de tres vegades més que els mètodes tradicionals.
2, Pràctica industrial: des de provar idees fins a utilitzar-les a gran escala
1. Motlles d'automoció: una doble revolució en cost i eficiència
La impressió 3D metàl·lica ha passat més enllà de l'etapa de verificació d'idees a l'ús a gran-escala en l'àmbit dels motlles d'automòbil. Una empresa que fabrica cotxes empra la tecnologia LPBF per fabricar motlles per a les cuades del motor. El cicle d'emmotllament per injecció és un 37,2% més curt i el cost de cada article és un 22% més baix quan es millora el disseny del canal d'aigua de refrigeració conforme. El que és encara més impressionant és que aquesta tecnologia pot "emmotlleu-una vegada" sense haver d'esperar que s'obri el motlle. Això redueix el temps necessari per desenvolupar nous productes de 6 mesos a 2 mesos i accelera molt el temps de reacció al mercat.
La impressió 3D de metall també funciona molt bé per fer motlles lleugers. Una certa empresa de vehicles d'energia nova fabrica motlles de safates de bateries amb tecnologia d'impressió d'aliatge d'alumini. El pes del motlle es redueix un 45% i l'energia utilitzada per a l'emmotllament per injecció es redueix un 18%, tot mantenint la resistència del motlle. El motlle ha passat per 200.000 cicles d'emmotllament per injecció i funciona bé i és fiable.
2. Motlles mèdics: la millor manera de fer les coses exactament com les desitgeu
La professió mèdica necessita motlles molt específics i individualitzats, i la impressió 3D metàl·lica és la millor manera de fer-ho. Una empresa que fabrica motlles per a implants ortopèdics utilitza la tecnologia d'impressió d'aliatge de crom cobalt per fer motlles "específics per al pacient". Es realitza immediatament un model digital del motlle obtenint dades òssies del pacient mitjançant una tomografia computada. El motlle pot tenir una precisió de 0,02 mm després de la impressió 3D, el que significa que s'adapta exactament al cos del pacient. Aquesta tècnica s'ha utilitzat en més de 5000 procediments, i ha reduït el temps que els pacients triguen a recuperar-se després de la cirurgia en un 30% i el nombre de complicacions a menys de l'1%.
La impressió 3D de metall també té diferents avantatges en l'àrea dels motlles de dispositius mèdics. Una determinada empresa fa motlles de cor stent utilitzant tecnologia d'impressió d'aliatge de titani. El risc de trombosi es redueix en gran mesura fent que la superfície de la cavitat del motlle sigui el més llisa possible, cosa que redueix la rugositat de la superfície de l'stent Ra a Menor o igual a 0,2 μm. Aquest motlle ha estat certificat per la FDA i és el primer motlle d'stent de cor imprès en 3D-del món.
3. Motlles aeroespacials: el millor ús de materials-d'alt rendiment
La indústria aeronàutica necessita motlles que suportin altes temperatures, siguin molt resistents i molt lleugers. La impressió 3D de metall és una nova manera de fer-ho. Una determinada empresa fa motlles per a fulles de motor d'avions amb tecnologia d'impressió d'aliatges-basada en níquel. El pes del motlle es redueix un 35% optimitzant l'estructura de farciment de gelosia i es manté estable a una temperatura elevada de 1200 graus. El motlle ha passat per 2000 proves de cicle tèrmic i el seu rendiment és molt millor que el dels motlles de fosa típics.
La impressió 3D de metall també funciona molt bé per fer motlles per a peces de satèl·lit. Una empresa fa motlles de suport per satèl·lit utilitzant tecnologia d'impressió d'aliatge d'alumini. Mitjançant l'ús del disseny d'optimització de la topologia, el pes dels motlles es redueix en un 60% mentre encara poden aguantar el seu pes, la qual cosa redueix el cost de llançament de coets. Aquest motlle s'ha utilitzat per fer més de 10 satèl·lits, i funciona bé i de manera consistent.