Care sunt procesele obișnuite de imprimare 3D din metal în fabricarea matrițelor?

一, Tehnologia de topire a stratului de pulbere: aceasta înseamnă precizie ridicată și o structură complicată.
Tehnologia de topire a stratului de pulbere utilizează fascicule de-energie mare pentru a topi selectiv straturile de pulbere metalică. Acum este cel mai comun tip de procedură utilizat în fabricarea matriței. Câteva exemple ale acestor tehnologii includ topirea selectivă cu laser (SLM) și topirea cu fascicul de electroni (EBM).
1. Tehnologia SLM: o schimbare-de joc pentru sistemele de răcire a matrițelor
SLM folosește raze laser-de mare putere pentru a topi pulberea metalică câte un strat. Acest lucru poate face piese metalice cu o densitate de peste 99,9%. Designul canalelor de răcire conforme este locul în care valoarea sa fundamentală apare în fabricarea matrițelor. Procedurile de foraj limitează canalele tradiționale de răcire a matriței la modele liniare sau simple în zig-zag, ceea ce le face mai puțin eficiente la răcire. Tehnologia SLM poate face canale de apă care nu sunt drepte, cum ar fi spirale și dendrite. Acest lucru face răcirea cu peste 40% mai eficientă. De exemplu, atunci când telefoanele Huawei au trecut la un design de canal optimizat cu topologie-pentru matrița cadru, timpul necesar pentru realizarea unei singure piese a trecut de la 120 de secunde la 75 de secunde, iar rata de randament a trecut de la 89% la 98%.
2. Tehnologia EBM: cea mai bună modalitate de a face matrițe pentru aliaje-înalte la temperatură
Tehnologia EBM folosește un fascicul de electroni pentru a topi pulberea metalică în vid. Beneficiile sale speciale sunt:
Adaptabilitatea materialului: funcționează bine cu metale active cum ar fi aliajele de titan și aliajele de-nichel-pentru temperaturi înalte. Aceste metale sunt utilizate în mod obișnuit în matrițe-de ultimă generație, cum ar fi cele utilizate în motoarele aerospațiale și de automobile.
Controlul stresului rezidual: viteza de scanare a fasciculului de electroni este destul de mare, ceea ce poate reduce foarte mult stresul termic și șansa de deformare a mucegaiului.
Cât de bine sunt făcute lucrurile: densitatea de energie a unui fascicul de electroni este de 3 până la 5 ori mai mare decât a unui laser, iar viteza de imprimare este cu 30% până la 50% mai rapidă decât SLM.
Formele din aliaj de titan Platinum pentru motoarele de avioane sunt realizate folosind tehnologia EBM, care adaugă canale aerodinamice complicate. Acest lucru face ca matritele să dureze mai mult (de la 8000 la 25000 de cicluri) și le face cu 42% mai ușoare.
2, Tehnologia de depunere a energiei direcționate: o modalitate excelentă de a repara mucegaiurile mari și de a face lucrurile adițional
Tehnologia de depunere a energiei direcționate este bună pentru realizarea și fixarea matrițelor mari, deoarece poate muta pulberea sau sârma de metal și poate topi depunerea în același timp. Laser near net shape (LENS) și fabricarea aditivă cu arc (WAAM) sunt două dintre principalele sale metode.
1. Tehnologia LENS: o nouă modalitate de a face matrițe cu material gradient
Tehnologia LENS face posibil ca diferitele materiale să se schimbe fără probleme de la unul la altul, topind particulele de metal și mișcându-le în același timp printr-un fascicul laser concentrat. Această tehnologie este utilizată pentru a face matrițe de turnare sub presiune cu structuri gradate funcțional în procesul de fabricare a matriței:
Strat de suprafață: foarte puternic și foarte rezistent la uzură Pentru a face matrița mai rezistentă la uzură, se folosește aliaj de crom cobalt.
Stratul de bază: folosind un aliaj de aluminiu puternic și cu densitate{0}}scăzută pentru a face matrița mai ușoară și mai bună pentru a scăpa de căldură.
În comparație cu materialele omogene standard, această structură în gradient face ca matrița să dureze de 2-3 ori mai mult și utilizează cu 15-20% mai puțină energie.
2. Tehnologia WAAM: O modalitate eficientă din -cost de a face matrițe mari
WAAM are următoarele caracteristici: folosește un arc electric ca sursă de căldură pentru a topi sârmă metalică.
Costuri reduse ale materialelor: sârmă metalică costă doar cu o-treime până la-jumătate decât materialele sub formă de pulbere.
Eficiență mare de sedimentare: 3-5 kg ​​de metal pot fi depuse la fiecare oră, ceea ce este suficient pentru a face matrițe masive cu lățime de un metru.
Capacitate puternică de reparare: poate repara fisurile și uzura prin depunerea directă a materialelor pe matrițele existente.
O anumită companie de mașini a folosit tehnologia WAAM pentru a fixa o matriță pentru un cilindru de motor de 2 tone. Acest lucru a redus costul reparației cu 68% în comparație cu obținerea unei matrițe noi și a redus timpul necesar pentru a o repara de la 45 de zile la 7 zile.
3, Tehnologia de pulverizare cu adeziv: o modalitate de a face formele la scară mică-mai eficiente
Tehnologia de pulverizare cu adeziv pulverizează adeziv numai acolo unde este necesar pentru atașarea particulelor de pulbere metalică. După degresare și sinterizare, face piese metalice dense. Această tehnologie depășește limitele de dimensiune ale tehnologiei de topire a stratului de pulbere, făcând-o cea mai bună soluție pentru realizarea matrițelor mici.
1. Beneficii din punct de vedere tehnologic
Producție rapidă: nu este nevoie să topești fiecare strat separat, iar ritmul de imprimare este de 5-10 ori mai rapid decât SLM.
Utilizare ridicată a materialelor: pulberea nelegată poate fi reciclată 100% din timp, ceea ce reduce costurile materialelor cu 30% până la 40%.
Multă libertate geometrică: se poate realiza matrițe cu geometrii complicate ale cavității interne, inclusiv matrițe de injecție din plastic cu răcire conformă.
2. Exemple de utilizare
O companie specifică de dispozitive medicale folosește tehnologia de pulverizare cu adeziv pentru a realiza matrițe personalizate pentru implanturi ortopedice. Costul fabricării unei matrițe a scăzut de la 12.000 de yuani la 4.800 de yuani, iar timpul necesar pentru realizarea unei matrițe a scăzut de la șase luni la 50 de zile. Această tehnologie este, de asemenea, utilizată în mod obișnuit în domenii precum matrițele de bijuterii și matrițele electronice de precizie. Ajută producția de matrițe să se îndrepte către mai multă flexibilitate și personalizare.
4, Viitorul fabricării matrițelor este integrarea în mai multe-procese.
Pe măsură ce tehnologia a avansat, un singur proces nu mai este suficient pentru a satisface cerințele variate ale fabricării matriței; prin urmare, amalgamarea mai multor procese a apărut ca o traiectorie nouă în industrie.
Procesarea compozitelor SLM+CNC: În primul rând, utilizați SLM pentru a imprima semifabricatul de matriță. Apoi, utilizați CNC pentru prelucrarea de precizie, care echilibrează viteza de turnare cu precizia suprafeței.
Combinarea LENS și a tratamentului termic: În timpul procesului de depunere a LENS, stingerea cu laser se face în același timp pentru a crește duritatea suprafeței matriței la peste 55HRC.
Pulverizarea cu adeziv plus densificarea HIP: Presarea izostatică la cald (HIP) scapă de porii interiori din părțile care au fost acoperite cu adeziv. Acest lucru face ca densitatea mucegaiului să depășească 99,5%.