Qual è il principio di base della stampa 3D in metallo nella produzione di stampi?

1. Principio tecnico: modifica dei modelli digitali in oggetti metallici
L'idea principale alla base della stampa 3D in metallo è "fusione a strati e impilamento a strati basati su digitalmente". I principali processi nel processo includono l'elaborazione del modello, la diffusione delle polveri, lo scioglimento dell'energia e il legame interstrato. Ad esempio, la popolare tecnologia di fusione selettiva laser (SLM):
Tagliare i modelli 3D e la progettazione di percorsi
Dopo aver utilizzato il software CAD per creare un modello 3D dello stampo, deve essere trasferito nel software di taglio per l'elaborazione a strati per rendere i dati sezionali 2D incrociati - di spessore da 20 a 50 micron. L'algoritmo di pianificazione del percorso utilizza il profilo sezionale Cross - per realizzare percorsi di scansione laser e regolare la velocità di sovrapposizione del pool di fusione per evitare l'accumulo di stress tra gli strati. Ad esempio, mentre si effettuano stampi per iniezione con canali di raffreddamento conformi, l'algoritmo gestirebbe attentamente l'ordine in cui il canale a spirale è scansionato per assicurarsi che il liquido di raffreddamento scorre senza intoppi.
Scioglimento del letto in polvere e accumulo di strati
Il dispositivo mette un rivestimento in polvere di metallo (tale lega di titanio, lega di alluminio o acciaio stampo) all'interno della camera di modanatura. Il raggio laser scioglie quindi la polvere lungo un percorso fisso per creare un pool di metallo fuso. Dopo che la piscina di fusione si raffredda e si solidifica rapidamente, la piattaforma di formazione viene abbassata di uno spessore di uno strato. Il ciclo di distribuzione di polvere, scioglierla e consolidarsi viene continuato fino a quando non viene realizzata una stampo di metallo con una densità del 99,9%. Questo metodo non ha bisogno di stampi o apparecchi e può realizzare direttamente strutture di cavità interne complicate, come stampi da morire - con costole di rinforzo a nido d'ape.
Controllo collaborativo nel regno di Multi - Physics
Durante il processo di stampa, le caratteristiche tra cui la temperatura del pool di fusione, la quantità di ossigeno nell'aria e la fluidità della polvere devono essere monitorate in tempo reale. Ad esempio, il sistema di controllo del loop chiuso - di Yunyao Shenwei utilizza un imager termico a infrarossi per catturare la forma del pool fuso, cambia dinamicamente la potenza laser (200-1000 W) e la velocità di scansione (500–2000 mm/s) e impedisce la deferazione di guerra indotta dalla sollecitazione termica. Alcune aziende impiegano la tecnologia laser verde per migliorare l'efficienza dell'accoppiamento energetico e fissare i difetti parziali di fusione nei materiali che riflettono molta luce, come il rame.
2. Edge tecnologico: risolvere i tre maggiori problemi con la creazione di stampi tradizionali
Cambiando il modo in cui vengono fatte le cose, Metal 3D Printing aggiunge tre nuovi valori all'industria degli stampi:
Un enorme miglioramento della libertà del design
La natura di "elaborazione lineare" della perforazione, della fresatura e di altre procedure rende difficile creare stampi in modo tradizionale. I canali di raffreddamento sono spesso realizzati come linee rette o semplici poliine. Ciò significa che le parti stampate a iniezione non si raffreddano uniformemente (il differenziale di temperatura potrebbe essere superiore a 30 gradi) . 3 d La stampa può rendere i canali di raffreddamento conformi che possono essere progettati come vene a foglia a spirale, dendritica o biomimetica per adattarsi alla geometria della camera dello stampo. Audi ha utilizzato questa tecnica per fare in modo che i stampi di fusione - fossero raffreddati al 40% più velocemente, abbraccia il ciclo di stampaggio iniezione del 35% e abbassare il tasso di rottami dall'8% all'1,2%.
Due volte più veloce e due volte a buon mercato da fare
Ad esempio, uno stampo per l'iniezione di paraurti automobilistici: ci vogliono 6 settimane per la lavorazione del CNC tradizionale per creare un elettrodo, eseguire la lavorazione di scariche elettriche e altri passaggi. Ci vogliono solo 72 ore per la stampa 3D e il tasso di utilizzo del materiale è aumentato dal 25% al ​​95%. Per piccoli stampi personalizzati in lotti, tali casi per attrezzature mediche, la stampa 3D costa il 60% in meno per pezzo rispetto ai metodi tradizionali. Questo lo rende ideale per le fasi di convalida del prototipo e di produzione di prova.
Ottimizzazione delle prestazioni di materiali e strutture
La solidificazione rapida della stampa 3D (velocità di raffreddamento fino a 10 ^ 6 gradi /s) può creare una struttura a grana fine che rende lo stampo molto più difficile e più resistente all'usura. Ad esempio, l'acciaio da stampo H13 realizzato con la tecnologia SLM ha una vita a fatica termica che è 2,3 volte più lunga di quella delle parti forgiate. Questo lo rende buono per le situazioni di fusione - con carichi pesanti. Inoltre, la tecnica di stampa del materiale a gradiente può mettere in alto - rivestimenti di durezza (tale WC Co) sulla superficie dello stampo mantenendo il nucleo duro, il che significa "un materiale per più usi".
3. I casi d'uso comuni includono raffreddamento conforme e integrazione funzionale.
Metal 3D Printing ha avuto un grande impatto su molte aree di produzione di muffe, creando soluzioni uniche:
Stampo per iniezione: un grande uso di un canale d'acqua di raffreddamento conforme
Negli stampi a conchiglia di Big Home, 3D - i corsi d'acqua stampati possono tagliare il tempo di raffreddamento da 45 secondi a 28 secondi e sbarazzarsi dei difetti di saldatura. Una società ha prodotto un canale biomimetico per stampi del pannello di condizionamento dell'aria che ha una piattaforma superficiale di 0,02 mm, che è lo stesso livello di uno specchio.
Stampo per ficcare: un design con una camera complicata e un peso leggero
Per realizzare cavità interne complicate usando stampi tradizionali di fusione -, devi mettere insieme diverse sezioni. Usando la stampa 3D, è possibile creare stampi con fori che si incrociano e sottili - costole murate tutte in una volta. Ad esempio, la nuova scatola della batteria del veicolo energetico sta muore - stampo di casting utilizza il design di ottimizzazione della topologia per ridurre il peso del 42%. La durata dello stampo è anche estesa da 50.000 volte a 120.000 volte con canali stampati in 3D.
Stampo per pneumatici in gomma: realizzare blocchi di motivi con grande precisione
In passato, era difficile creare motivi di pneumatici con micrometro - precisione di livello, come un canale di drenaggio dei pneumatici piovani largo solo 1,5 mm. Utilizzando il controllo laser di precisione - alto, la stampa 3D può realizzare direttamente stampi a blocchi di pattern, che evita la deformazione del modello che può avvenire con la lavorazione di scarico elettrico. La precisione di posizionamento del modello ripetuto dello stampo per pneumatici da corsa F1 realizzato da una determinata azienda è di ± 0,01 mm, che è ciò che la Federazione Internazionale Automobile richiede.
4. Tendenze del settore: dalle scoperte nella tecnologia ai cambiamenti nell'ambiente
La stampa 3D in metallo sta cambiando nell'industria degli stampi dalla "sostituzione a punto singolo" a "Innovazione del sistema":
Un grande passo avanti nella tecnologia di stampa materiale multi -
In questo momento, la stampa di materiali compositi come l'alluminio in rame e la ceramica in acciaio sono ancora un problema nel settore. Tuttavia, nuove tecnologie come Green Laser e Multi Beam Collaboration hanno reso alcuni materiali compatibili con l'altro. Ad esempio, una società ha escogitato una tecnica di stampa bimetallica in acciaio in rame che utilizza un legame metallurgico di interfaccia per trovare un compromesso tra conducibilità termica e resistenza. Questo approccio è buono per i radiatori raffreddati liquidi -.
Modalità di produzione composita additiva
Il metodo di produzione ibrido che combina la lavorazione di precisione CNC è già comune. Ad esempio, la via navigabile conforme viene fatta prima usando la stampa 3D, quindi la cavità viene migliorata usando un centro di lavorazione dell'asse a cinque -. Ciò sfrutta i vantaggi di progettazione della stampa 3D e si assicura che la qualità della superficie dello stampo sia buona (RA inferiore o uguale a 0,8 μm).
Costruire un sistema intelligente e uniforme
Le aziende negli Stati Uniti stanno lavorando per creare standard per stampi per stampa 3D in metallo. Questi standard includono le qualità della polvere (sfericità maggiore o uguale al 90%, contenuto di ossigeno <0,05%), la capacità di trovare difetti (porosità della scansione TC inferiore o uguale allo 0,5%) e i criteri per il trattamento post - (Deviazione del trattamento termico ± 1HRC). Gli algoritmi di intelligenza artificiale sono stati anche utilizzati per migliorare i percorsi di stampa allo stesso tempo. Attraverso la macchina intelligente, una piattaforma ha reso le strutture di supporto più leggera del 30% e stampando il 25% più efficiente.