L’industria degli stampi utilizzerà la lega di titanio per la stampa 3D?

一, I vantaggi tecnologici della stampa 3D utilizzando la lega di titanio e il suo funzionamento con le esigenze dello stampo
1. La capacità di realizzare strutture complicate
Ogni giorno, l'industria degli stampi necessita di canali di flusso interni sempre più complicati e di strutture reticolari leggere. Tuttavia, i metodi di lavorazione standard sono vincolati dai percorsi utensile e dalla progettazione dello stampo, il che rende difficile realizzare strutture complicate ad alta-precisione. Con la stampa 3D in lega di titanio, puoi impilare i materiali strato dopo strato per creare modelli tri-dimensionali. Ciò ti consente di creare canali interni, strutture-con pareti sottili e canali di raffreddamento irregolari che i metodi precedenti non potevano realizzare. Ad esempio, negli stampi a iniezione, i canali di raffreddamento conformati possono ridurre il ciclo di iniezione dal 30% al 50% e migliorare la resa del prodotto. Le leghe di titanio, come l'acciaio per stampi XM-7, hanno un'elevata conduttività termica di 30 W/(m · K), che le rende ancora più efficaci nel raffreddamento e le rende perfette per stampi di fascia alta.
2. Vantaggi delle prestazioni dei materiali
Le leghe di titanio sono resistenti e leggere, il che può far durare più a lungo gli stampi e renderli più facili da usare. Ad esempio, l'acciaio da invecchiamento martensitico 1.2709 (18Ni300) ha una resistenza alla trazione di 2000 MPa e una durezza di 50–52 HRC. È ideale per gli stampi per pressofusione-ad alta sollecitazione-e dura più di tre volte di più rispetto al normale acciaio H13. Inoltre, la resistenza delle leghe di titanio alla corrosione (come la stabilità dell'acciaio inossidabile 316L in situazioni umide) può ridurre il numero di volte in cui è necessario pulire gli stampi e diminuire i costi di utilizzo nel tempo.
3. Personalizzazione e modifiche rapide
Nella maggior parte dei casi, realizzare uno stampo significa fare molti esperimenti e modifiche, mentre i metodi tradizionali richiedono molto tempo e costano molto. I modelli digitali possono essere utilizzati per creare direttamente la stampa 3D in lega di titanio e la produzione e la verifica dei prototipi di stampo possono essere eseguite in pochi giorni. Ciò riduce il tempo necessario per la ricerca e lo sviluppo. Ad esempio, un’azienda che produce parti di automobili utilizza la stampa 3D in lega di titanio per ridurre i tempi di creazione degli stampi da 8 settimane a 2 settimane e rendere gli stampi più leggeri del 30% progettandoli con una struttura a reticolo. Ciò consente di risparmiare energia e semplifica l'esecuzione del processo.
2, modi comuni in cui la stampa 3D in lega di titanio viene utilizzata nell'industria degli stampi
1. Stampi per iniezione
Poiché la lega di titanio ha un'elevata conduttività termica ed è resistente alla corrosione, è il materiale migliore per gli stampi a iniezione. Ad esempio, negli stampi per interni auto, gli stampi realizzati utilizzando polvere di acciaio inossidabile 316L e tecnologia SLM, insieme a un design conformato del canale dell'acqua di raffreddamento, riducono il ciclo di stampaggio a iniezione da 120 secondi a 75 secondi e aumentano il tasso di resa al 98%. Inoltre, gli stampi in lega di titanio sono ottimi per lucidare le superfici, il che è importante per realizzare articoli di alta-precisione come le lenti ottiche.
2. Stampi per pressofusione
Gli stampi per pressofusione devono essere in grado di gestire l'erosione liquida dei metalli ad alta temperatura-e i cicli di stress termico. La resistenza delle leghe di titanio alla fessurazione termica e all'usura può aumentare notevolmente la durata dello stampo. Dopo il trattamento termico, lo stampo per pressofusione in lega di alluminio-stampato con polvere 1.2709 ha una durezza di 50HRC e rimane strutturalmente sano dopo 60.000 cicli di pressofusione-. Si tratta di un aumento del 200% della durata rispetto ai tipici stampi in acciaio H13.
3. Stampo per pneumatici in gomma
La resistenza all'usura e la stabilità termica della lega di titanio possono migliorare la precisione degli stampi in gomma quando vengono utilizzati per creare modelli. Lo stampo per polvere in acciaio inossidabile CX (Corrax) realizzato con tecnologia SLM ha una prestazione di lucidatura pari a A2. La struttura di supporto a traliccio riduce il peso dello stampo del 30% e migliora la precisione della riproduzione del modello entro 0,01 mm, che è ciò di cui hanno bisogno gli pneumatici di fascia alta-.
4. Stampi per medicinali
Il fatto che la lega di titanio sia biocompatibile le conferisce un vantaggio particolare nel campo degli stampi medici. Ad esempio, gli stampi per placche ossee in lega di titanio stampati in 3D possono essere personalizzati per ciascun paziente realizzando modelli di stampo direttamente dai dati CT. Ciò riduce il tempo necessario per la preparazione all’intervento chirurgico e rende gli impianti più adattabili.
3, Problemi che la stampa 3D in lega di titanio deve affrontare nel settore degli stampi
1. Il costo dei materiali è elevato
Il costo della polvere di lega di titanio è molto più elevato di quello del normale acciaio per stampi. Ad esempio, la polvere 1.2709 costa circa 800 yuan al chilogrammo, ovvero tre volte di più della polvere 316L, che costa 260 yuan al chilogrammo. Gli stampi in lega di titanio durano più a lungo, ma l’elevato costo di realizzazione ne rende difficile l’utilizzo su larga scala.
2. Mantenere stabile il processo e risolvere i problemi
Ci sono problemi con la stampa 3D delle leghe di titanio, come sferoidizzazione, crepe e porosità, che rendono lo stampo meno efficace. Ad esempio, nella tecnologia SLM, se la polvere non scorre abbastanza bene, gli strati non si uniranno bene e i componenti devono essere migliorati modificando le impostazioni di stampa (come la potenza del laser e la velocità di scansione) e la post-elaborazione (come la pressatura isostatica a caldo).
3. Costi dell'attrezzatura e della post-elaborazione
Le stampanti 3D-di fascia alta in lega di titanio, come la EOS M400-4, costano più di 10 milioni di yuan e necessitano di un sistema di protezione dal gas inerte e di un preciso dispositivo di controllo della temperatura. Questo li rende molto più difficili da usare. Inoltre, gli stampi in lega di titanio devono essere trattati una volta realizzati, il che aumenta i costi e il tempo necessari per realizzarli.