Els gestors de compres i els enginyers de disseny es troben amb el mateix problema una i altra vegada. Un engranatge, un seient de coixinets, una guia del transportador o un component hidràulic comença a desgastar-se més ràpidament del que s'esperava amb fricció d'alta-freqüència i càrregues pesades. De sobte, la línia s'atura, es demanen peces d'emergència a preus superiors i el calendari de producció s'esvaeix. Les dades del sector situen el cost mitjà del temps d'inactivitat no planificat a prop dels 260.000 dòlars l'hora en la fabricació, mentre que el manteniment anual se situa habitualment entre el 2% i el 5% del valor dels actius de substitució d'una planta. Una gran part d'aquesta despesa es remunta al desgast prematur. Escollir el material adequat per als components metàl·lics impresos en 3D en l'etapa de disseny segueix sent la manera més eficaç de reduir aquestes pèrdues.
Per què és important la resistència al desgast a les peces industrials
Escenaris de desgast habituals
Els engranatges de transmissió d'alt-cicle, les carcasses de coixinets de càrrega contínua, els rodets transportadors d'abrasius i les vàlvules hidràuliques-exposades al fluid s'enfronten a una barreja de desgast adhesiu, abrasiu i desgast. Una vegada que el material superficial comença a desaparèixer, s'obren espais lliures, augmenta la vibració i la fallada s'accelera.
El cost real del desgast
El preu de la peça de recanvi és només la punta visible. La mà d'obra d'emergència, el transport accelerat, la ferralla generada durant el reinici, les sancions logístiques i les hores extraordinàries multipliquen ràpidament el cost real. Les plantes encallades en mode reactiu sovint se situen a l'extrem superior de l'interval de valors de manteniment-a{-actiu-del 2 al 5%. Els que especifiquen components més duradors abans tendeixen a mantenir-se més a prop de la franja de l'1,5-2,5 % a la qual s'apunten les operacions{10}}de classe mundial.
Materials metàl·lics comparats per a la resistència al desgast
Tres famílies materials dominen les decisions pràctiquesComponents metàl·lics impresos en 3D.
Acer inoxidable
316L i 17-4PH segueixen sent els cavalls de batalla per a ús industrial general. 316L ofereix una excel·lent resistència a la corrosió, però es manté relativament suau. 17-4PH pot ser tractat amb calor-al voltant de 40 HRC i ofereix una millor resistència per a superfícies amb càrrega moderada. Tots dos són punts de partida rendibles quan l'entorn es barreja químic i mecànic en lloc de pura abrasió elevada.
Aliatges de titani
Ti-6Al-4V ofereix una relació resistència-a{-pess i un rendiment de corrosió sòlid excepcional. La duresa sol caure a mitjans-30 s HRC després del processament. Brilla quan la reducció de pes és important: efectes finals robòtics, suports d'equips mòbils o accessoris aeroespacials, però la resistència al desgast lliscant pura és secundària. El cost del material més elevat normalment el limita a aplicacions on l'estalvi massiu es compensa.
Crom cobalt i acers per a eines
Per al contacte lliscant o abrasiu més dur, aquestes són les opcions-d'opció. El cobalt-crom (CoCrMo) arriba habitualment a 38-55 HRC i combina una alta resistència al desgast amb un bon comportament a la corrosió. Els acers per a eines com H13, A2 o D2 es poden endurir més enllà de 50-60 HRC i ofereixen la màxima resistència a l'abrasió per a matrius, engranatges de gran-càrrega i eines de conformació. Quan la vida útil sota una gran fricció és el requisit principal, aquests aliatges són els més fortsMaterial d'impressió 3D resistent al desgastopcions disponibles actualment en producció en volum.
En termes de classificació, l'acer inoxidable cobreix les tasques quotidianes, el titani s'encarrega de les necessitats estructurals lleugeres i el crom cobalt-o l'acer per a eines s'ocupen dels casos de desgast extrem. La duresa i la vida útil reals encara depenen del tractament tèrmic, la densitat aconseguida i l'acabat superficial final.
Com els processos d'additius densos milloren el rendiment del desgast
Tot i que la Multi Jet Fusion és més coneguda per les peces de polímer d'alta-densitat, els mateixos principis basats en la densitat-s'apliquen als processos metàl·lics utilitzats per a components de desgast industrial-la fusió de pols làser- i la fusió d'aglutinants metàl·lics. Les densitats relatives superiors al 99% redueixen dràsticament la porositat que pot actuar com a iniciadors d'esquerdes sota càrrega cíclica i desgast. Les microestructures controlades i la pressió isostàtica en calent opcional augmenten encara més la duresa de la superfície i la vida a la fatiga.
Les característiques internes complexes-refrigeració conforme, el reforç de gelosia o la topologia-camins de càrrega optimitzats-es poden construir com a peces individuals. Això elimina les juntes cargolades o soldades que es converteixen en punts de desgast. La tecnologia Rapid Prototype permet als enginyers imprimir una geometria candidata, realitzar proves realistes de fricció i càrrega, perfeccionar el disseny o el material i passar als volums de producció sense esperar a les eines tradicionals. La combinació escurça els cicles de desenvolupament alhora que augmenta les probabilitats que la solució final del servei d'impressió 3D de peces metàl·liques duradores assoleixi els objectius de vida útil.
Impressió industrial MJFen si mateix encara és principalment una ruta de polímers, però moltes fàbriques l'utilitzen per a prototips de desgast funcional o guies de polímers-moderats abans de dedicar-se al metall. La velocitat i la isotropia de MJF el converteixen en un primer filtre pràctic en el bucle de validació.
Cas del-món real: allargar la vida útil dels-equips de manipulació de materials
Un fabricant de sistemes automatitzats de-manipulació de materials s'ha enfrontat a fallades repetides d'un conjunt de suport de-cicle alt i de coixinets-. Les peces inoxidables mecanitzades convencionals només van durar de tres a quatre mesos en funcionament continu, generant aturades freqüents no planificades i un inventari de recanvis-creixent.
L'equip va passar a un disseny metàl·lic de-cobalt-crom imprès en 3D amb paràmetres de procés optimitzats per a la densitat i la integritat de la superfície. Les característiques de rigidització interna que haurien requerit un muntatge secundari es van construir en una sola peça. Les dades de camp dels divuit mesos següents van mostrar que la vida útil s'allargava més enllà dels 18 mesos en el mateix cicle de treball, el temps d'inactivitat no planificat en aquesta estació va baixar aproximadament un 60% i les-intervencions postvenda relacionades amb la peça van disminuir bruscament. El cost unitari més elevat del component imprès es va recuperar durant els dos primers cicles de substitució.
Reconeixement de la indústria
Les principals exposicions tècniques i les associacions del sector continuen mostrant la fabricació d'additius metàl·lics per a peces funcionals i de desgast-crítiques. La tecnologia s'ha traslladat clarament més enllà del prototipat pur cap a un ús de producció fiable per a moltes aplicacions industrials.
Com triar un fabricant d'impressió 3D de metall fiable
Capacitat i equipament
Busqueu un fabricant d'impressió 3D de metall o una fàbrica d'impressió 3D de metall personalitzada que executi sistemes a escala-industrial capaços d'aconseguir una densitat i una qualitat superficial constants des del prototip fins als volums de producció. Els proveïdors que també operen plataformes d'impressió MJF industrials poden gestionar programes de polímer-i-metàl·lics i una escala ràpida quan creixen els volums.
Certificació de materials i processos de qualitat
Exigir traçabilitat total de la pols, paràmetres de procés documentats, proves de densitat i duresa i inspecció dimensional. La capacitat de subministrar quantitats a l'engròs d'impressió 3D de metall amb propietats mecàniques repetibles separa les fàbriques professionals de les botigues de prototips purs. Un soci capaç també ajudarà a seleccionar el millor material per a la impressió en 3D amb resistència al desgast per a la càrrega, l'entorn i el volum específics a què s'enfronten i, a continuació, lliurarà prototips ràpids per a proves de desgast abans que es publiquin tirades més grans.
Preguntes freqüents
P: Quin és el metall més -resistent al desgast per a la impressió 3D?
R: Els aliatges de cobalt-crom i els acers per eines endurits ofereixen actualment la major duresa i resistència a l'abrasió entre els materials d'impressió 3D-de metall àmpliament disponibles. L'elecció final encara depèn de la corrosió, el pes i les limitacions de cost.
P: La impressió MJF és adequada per a peces industrials d'alt-desgast?
R: MJF produeix components de polímers densos i isotròpics que funcionen bé per a funcions de desgast-moderat o com a prototips funcionals. Per a un veritable servei metàl·lic d'alt-desgast, es prefereix la fusió de llit de pols-làser o la injecció d'aglutinants metàl·lics. La mentalitat de-iteració ràpida de MJF segueix sent útil en l'etapa de validació inicial.
P: Amb quina rapidesa puc obtenir un prototip ràpid per a proves de desgast?
A: Amb establertTecnologia de prototips ràpidsfluxos de treball, els prototips metàl·lics funcionals estan disponibles habitualment en dies a dues setmanes, depenent de les necessitats de geometria, material i acabat-molt més ràpid que les rutes d'eines tradicionals.
P: Puc demanar peces metàl·liques -resistents al desgast a l'engròs?
A: Sí. Els fabricants establerts admeten tant tirades personalitzades de baix-volum com la producció a l'engròs d'impressió 3D de metall un cop validats el disseny i el material.
Següent pas
Les fallades del desgast primerenc no s'han d'acceptar com a cost operatiu normal. Combinar el material adequat amb un procés d'additius dens i un soci de fabricació fiable pot allargar la vida dels components, reduir el temps d'inactivitat i estabilitzar la cadena de subministrament. Poseu-vos en contacte amb un proveïdor de serveis d'impressió 3D de peces de metall durador especialitzat per obtenir assessorament sobre materials específics d'aplicació-i un pressupost ràpid-prototip. La selecció del material òptim en l'etapa de disseny segueix sent la manera més neta de resoldre els problemes de desgast en el seu origen.