Imprimarea 3D din metal poate produce matrițe de ștanțare?

1. Fezabilitatea tehnică: un salt de la „verificarea conceptului” la „aplicația la scară”.
Principalul beneficiu al imprimării 3D din metal este că permite „design liber” și „producție rapidă”. Folosind metode precum topirea selectivă cu laser (SLM) și topirea cu fascicul de electroni (EBM), pulberile metalice pot fi îngrămădite una peste alta pentru a realiza modele geometrice complicate. Acest lucru depășește limitele prelucrării standard pe forme de matriță.
Abilitatea de a realiza structuri complicate
Pentru a face matrițe tradiționale de ștanțare, canalele de apă de răcire trebuie prelucrate prin metode precum frezarea și găurirea. Cu toate acestea, poate fi dificil să creați cavități complicate și canale de apă neuniforme, deoarece instrumentele de procesare sunt greu de accesat. De exemplu, circuitul de apă de răcire al matriței de ștanțare pentru chiulasa unui motor de mașină trebuie să fie strâns legat de suprafața cavității matriței pentru a distribui uniform căldura. Metodele tradiționale fac dificilă crearea unui aranjament ne-liniar al circuitului de apă. Iar imprimarea 3D din metal poate crea direct căi navigabile neregulate, cum ar fi ramurile de copaci spiralate și biomimetice. Acest lucru face răcirea cu peste 30% mai eficientă și accelerează procesul de turnare. O -cunoscută firmă de automobile folosește imprimarea 3D pentru a realiza matrițe de ștanțare a chiulasei motorului. Acest lucru reduce timpul necesar pentru a le face de la două luni la două săptămâni și face ca matrițele să reziste de peste 100.000 de ori mai mult.
Un mare pas înainte în modul în care funcționează materialele
Imprimarea 3D metal poate acum modela în mod constant metale-de înaltă rezistență. De exemplu, oțelul pentru scule H13 poate atinge duritatea HRC 50-55 și rezistența la impact de 22J după imprimarea 3D și tratamentul termic. Acest lucru răspunde nevoilor matrițelor de turnare sub presiune, atât pentru rezistența la uzură, cât și la fisurare. Echipamentele din seria FS273M de la Huashu High Tech sunt folosite de Broadcom Precision pentru a imprima inserții de matriță-de turnare sub presiune. Aceste inserții sunt stabile ca dimensiune chiar și după 50.000 de cicluri de ștanțare, iar rata de randament este de 100%. De asemenea, utilizarea materialelor de înaltă-performanță, cum ar fi aliajele de titan și aliajele-pe bază de nichel, face matrițele imprimate 3D suficient de puternice pentru a face față circumstanțelor dificile, cum ar fi temperaturile ridicate și presiuni ridicate.
Inovație în integrarea proceselor
Pentru a găsi un echilibru între cost și eficiență, industria a analizat o abordare de producție hibridă care combină „imprimarea 3D și procesarea tradițională”. Filiala Haixi a Institutului General de Cercetare în Științe Mecanice a venit cu o modalitate de a face matrițe de ștanțare la cald. În primul rând, au frezat substratul matriței și țevile drepte. Apoi, au folosit imprimarea 3D pentru a stivui conductele de răcire neregulate una peste alta. În cele din urmă, s-au asigurat că cavitatea matriței este exactă prin tăierea și lustruirea acesteia. Această procedură reduce cantitatea de pulbere metalică cu 60%, timpul necesar procesării cu 40% și face ca conducta de răcire și cavitatea matriței să se potrivească perfect.
2. Verificarea performanței: trei teste de duritate, longevitate și precizie
Formele de ștanțare trebuie să suporte zeci de mii sau chiar milioane de lovituri de presiune înaltă-, iar duritatea, rezistența la uzură și stabilitatea dimensională sunt cele care determină calitatea produselor realizate cu acestea. Pentru a afla dacă matrițele metalice de imprimare 3D funcționează așa cum ar trebui, trebuie să vă uitați la datele reale de producție.
Duritate și rezistență la uzură
Testele din laborator au demonstrat că matrițele din oțel H13 imprimate 3D (HRC 52) sunt la fel de dure ca matrițele tradiționale de forjare (HRC 50-53). Cu toate acestea, microstructura este mai consistentă, ceea ce scade șansa de apariție a fisurilor. Atunci când matrițele de ștanțare sunt folosite pentru a face cadre pentru scaune de mașină, matrițele imprimate 3D se uzează cu 40% mai puțin rapid decât matrițele tradiționale, iar ciclul de întreținere durează 3 luni.
viata de oboseala
Testele de oboseală cu ciclu înalt demonstrează că limita de oboseală a matrițelor imprimate 3D este similară cu cea a procedurilor tradiționale. Cu toate acestea, este important să țineți cont de greșelile de imprimare. De exemplu, necontopirea completă a porilor în tehnologia de topire a stratului de pulbere poate duce la acumularea tensiunii și la scurtarea duratei de viață a materialului. O echipă de studiu a îmbunătățit durata de viață la oboseală a matrițelor Ti6Al4V imprimate 3D la 10 ^ 7 cicluri, ceea ce îndeplinește criteriile de calitate pentru aviație, prin optimizarea tacticilor de scanare (cum ar fi scanarea cu tablă de șah) și a rezistenței legăturii între straturi.
corectitudinea dimensiunilor
Imprimarea 3D din metal poate avea o precizie de ± 0,05 mm, iar metodele de post-procesare precum presarea izostatică la cald și prelucrarea CNC pot scăpa de orice stres și distorsiune rămase. 3Tehnologia de imprimare D a reușit să realizeze matrițe de ștanțare pentru carcasele dispozitivelor electronice care sunt copii exacte ale texturilor la o suprafață de 0,3 mm.<0.8 μm. This meets the strict appearance standards of the consumer electronics sector.
3. Când să îl utilizați: trecerea de la „producție de probă în loturi mici” la „producție la scară mare-”
În imprimarea 3D din metal, structura costurilor este diferită de metodele tradiționale. Prețurile echipamentelor și materialelor sunt mai mari, dar etapele de proiectare a matriței, producție de probă și modificare nu mai sunt necesare. Pe măsură ce dimensiunea lotului de producție crește, costul total scade. În prezent, poate fi utilizat în trei situații principale:
Matriță pentru structuri complexe
Imprimarea 3D poate accelera foarte mult ciclul de dezvoltare pentru matrițe cu texturi delicate, goluri adânci sau căi navigabile care nu sunt drepte. De exemplu, o companie folosește imprimarea 3D pentru a face matrițe pentru ștanțarea tălpilor de pantofi. Acest lucru reduce timpul necesar pentru a obține designul de la 6 săptămâni la 10 zile și permite, de asemenea, ca modelele personalizate să se potrivească nevoilor unor loturi mici și unei game largi de stiluri.
Matrite cu multa valoare adaugata
În domenii precum industria aerospațială și asistența medicală, acuratețea și nevoile de performanță ale matrițelor sunt mult mai importante decât costul lor. 3Imprimarea D a fost folosită cu succes pentru a face matrițe pentru produse-de ultimă generație, cum ar fi discuri cu turbine pentru motoarele de avioane și proteze articulare artificiale. Designul său ușor (care reduce greutatea cu 20% până la 30%) și structura integrată (care reduce greșelile de asamblare) sunt principalele sale beneficii.
Fixarea si refacerea matritelor
Tehnologia de depunere a placajului cu laser (LC) utilizată în imprimarea 3D poate repara rapid matrițele care sunt uzate. De exemplu, o companie de mașini a folosit tehnologia LC pentru a fixa suprafața cavității matriței de ștanțare. Acest lucru a redus timpul de reparație de la 7 zile la 2 zile, a redus costurile cu 50% și a readus matrița la precizia inițială.