Care este durata de viață a matrițelor metalice de imprimare 3D?

1. Inovare materială: noi utilizări pentru aliaje de înaltă rezistență
Calitățile materialului sunt cele care determină cât va dura o matriță. Tratamentul termic și defectele interne limitează durata de viață la oboseală a oțelurilor tip matriță, cum ar fi H13 și S136. Pe de altă parte, materialele metalice de specialitate de imprimare 3D au adus îmbunătățiri mari de performanță prin modificarea compoziției și a procedurilor.
Oțelul de ultra-rezistență CX (Corrax) și 1,2709 (18Ni300) sunt utilizați în industrie: rezistențele la tracțiune ale acestor două materiale sunt de 1700MPa și 2000MPa, în timp ce limitele de curgere sunt mai mari de 1600MPa. Când vine vorba de matrițe de injecție, CX durează la fel de mult ca oțelul S136; când vine vorba de matrițe de turnare sub presiune, 1.2709 durează la fel de mult ca oțelul H13. De exemplu, o companie care produce vehicule electrice folosește 1,2709 de materiale pentru a face matrițe de turnare sub presiune pentru carcasele bateriei. Cu designul de optimizare a topologiei, greutatea matriței este redusă cu 40%, iar durata de viață a acesteia este de aproape 80.000 de ori mai lungă, ceea ce este cu 40% mai lungă decât în ​​cazul metodelor standard.
Un mare pas înainte în durabilitatea aliajelor de-înaltă temperatură: Optisys produce matrițe de duze din aliaj de cupru pentru circumstanțe foarte dure, cum ar fi discuri cu turbină pentru motoarele de aeronave, folosind tehnologia DMLS. Poate face față impacturilor la temperaturi de până la 3000 de grade și are o conductivitate termică de 380 W/(m · K). Durata sa de viață este de trei ori mai mare decât cea a metodelor tipice de forjare.
Creare personalizată de materiale de specialitate
Aliajul de aluminiu Al250C durează peste 5000 de ore la o temperatură ridicată de 250 de grade, care este de 50 de ori mai lungă decât aliajul de aluminiu Scalmalloy. A fost folosit foarte mult în componentele structurale aerospațiale, unde a înlocuit unele componente din aliaj de titan pentru a economisi bani.
Shanghai Yisu Laser a fabricat ESU-H13 Mold Steel, un material pulbere nou. Prin îmbunătățirea modului de răspândire a carburilor, durata de viață a matrițelor-de turnare sub presiune a crescut de la 30.000 de ori în tehnicile tradiționale la 60.000 de ori.
2. Optimizarea procesului: control complet al lanțului de la proiectare până la turnare
Nu numai calitățile materialelor afectează durata de viață a matriței, ci și controlul complet al procesului de la proiectare până la turnare.
Design inovator al unui canal de apă de răcire conform
Caracteristicile de fabricație stratificate ale imprimării 3D metalice fac posibilă crearea unor canale de răcire conformă sofisticate în interiorul matriței. Acest lucru face ca temperatura matriței să fie mai uniformă, mergând de la ± 15 grade la ± 3 grade. De exemplu, Broadcom Precision a realizat o matriță de turnare-pentru un corp de cilindru a motorului pentru o companie auto mondială. Prin optimizarea aranjamentului canalului de apă de răcire prin simulare, timpul ciclului a fost redus cu 35%, rata de deformare a produsului a scăzut de la 0,8% la 0,15%, rata de producție a crescut la 99,5% și durata de viață a matriței a depășit 100.000 de ori.
Tehnologia de imprimare prin altoire este acum utilizată într-un mod matur.
Tehnologia de imprimare prin altoire conectează elementul imprimat 3D cu baza pentru a face matrițe mari rapid și ușor. Experiența a arătat că tipărirea prin altoire și tipărirea generală nu fac matrițe să reziste mai mult, deși costă cu 60% mai puțin. Funcția de altoire automată a lui Huashu High Tech, de exemplu, are o precizie de plasare de 0,05 mm, ceea ce accelerează foarte mult producția.
Îmbunătățirea preciziei echipamentelor multi-laser
Platinum BLT-S450 utilizează patru tehnologie de scanare sincronă cu laser, ceea ce face ca procesul de turnare să fie cu 300% mai eficient. Tehnologia dinamică de împrăștiere a pulberii menține, de asemenea, rugozitatea suprafeței la Ra Mai mică sau egală cu 6,3 μm, ceea ce reduce cantitatea de lucru de lustruire necesară mai târziu și face ca matrița să dureze mai mult.
3. Tehnologia de post-procesare: cea mai bună modalitate de a vă asigura de performanța la oboseală
Longevitatea matrițelor metalice de imprimare 3D este foarte afectată de defecte interne, cum ar fi porozitatea și lipsa de fuziune. Tehnica de post-procesare crește foarte mult rezistența la oboseală a matrițelor, eliminând defectele și făcându-le mai organizate.
Remedierea defectelor la presarea izostatică la cald (HIP)
Tehnologia HIP obține densitatea unui material aproape de 100% folosind temperaturi ridicate și presiuni mari pentru a scăpa de porii interni și microfisurile. De exemplu, o companie de aviație a folosit matrițe cu discuri de turbină imprimate 3D procesate HIP-, ceea ce le-a făcut să reziste cu 200% mai mult decât probele netratate și cu 95% mai mult decât procedurile obișnuite de forjare.
Controlul corect al procesului de tratament termic
Călire și revenire: Puteți obține cel mai bun echilibru de duritate și duritate în matriță prin reglarea temperaturii de încălzire și a vitezei de răcire. De exemplu, după călire și revenire, oțelul 1.2709 are o duritate de 50-52HRC și o rezistență la impact CVN de 7J, care este suficient de puternic pentru matrițe de turnare sub presiune.
Recoacere de reducere a tensiunii: Această metodă poate elimina tensiunea reziduală internă din matrițele mari și poate împiedica fisurarea acestora în timp ce sunt utilizate. Formele produse de echipamentele din seria Huashu High Tech FS273M, de exemplu, își schimbă forma cu cel mult 0,05 mm după ce au fost tratate cu recoacere.
Utilizarea creativă a tehnologiei pentru a face suprafețele mai puternice
Întărirea prin granulație: atunci când gloanțele de-înaltă viteză lovesc suprafața matriței, ele creează un strat de efort de compresiune care o face mai puternică împotriva oboselii. De exemplu, durata de viață a unei matrițe de forjare specifică a trecut de la 20.000 de cicluri la 50.000 de cicluri după tratamentul de peening.
Placare chimică cu crom dur: Adăugați un strat de crom dur care are o grosime de 0,02 până la 0,05 mm pe suprafața matriței. Acest lucru îl face de trei ori mai rezistent la uzură și este bun pentru situații de uzură mare-.
4. Un exemplu de utilizare comună: o demonstrație industrială a unei progrese în durata de viață
Industria auto: marele pas înainte al Broadcom Precision în matrițe-de turnare sub presiune
Inserția de matriță de turnare sub presiune integrată de la Broadcom Precision cu imprimare 3D durează mai mult de 50.000 de cicluri, poate rezista la impacturi de 22 J și are o rată a randamentului produsului de 100%. O firmă de automobile din întreaga lume a folosit această matriță pentru a face carcase pentru baterii. A redus costul fiecărei unități cu 75% și a redus timpul de livrare de la 11 luni la 2 luni.
Aerospațial: matrițe pentru motoare rachete pentru spațiul relativ
Relativity Space produce matrițe pentru duze din aliaj de cupru imprimate 3D cu echipamente EOS M400. Aceste matrițe rezolvă problema ca aliajele de cupru să fie prea reflectorizante prin utilizarea tehnologiei laser verde. Durata de viață îndeplinește cerința proiectului Starship al SpaceX de o unitate în fiecare săptămână, iar costul fiecărei lansări scade cu 30%.
Optimizarea de precizie a matriței de la Xiaomi Technology pentru electronice de larg consum
Tehnologia Xiaomi și Yisu Laser lucrează împreună pentru a realiza forme-de turnare sub presiune pentru rame de telefoane mobile din material ESU-H13. Matrița durează de 120.000 de ori mai mult decât metodele tradiționale, deoarece sistemul AI optimizează structura canalului de apă de răcire. Acest lucru permite Xiaomi să livreze peste 50 de milioane de unități din seria 14 în fiecare an.
5. Tendințe și probleme în industrie
Imprimare AI+3D Technology Fusion Trend: software-ul Siemens NX utilizează algoritmi AI pentru a crea automat cel mai bun aspect al canalului de apă de răcire. Acest lucru reduce ciclul de proiectare de la 72 de ore la 8 ore.
Compozit aditiv și aditiv: echipamentul LASERTEC 65 3D Hybrid de la DMG MORI combină „imprimarea” și „frezarea” cu o rugozitate a suprafeței de Ra Mai mică sau egală cu 0,8 μm.
Gât de sticlă pentru utilizare pe scară largă-
Costul materialelor: pulberea din oțel inoxidabil 316L costă în continuare până la 500 USD per kilogram, care este de 5 până la 8 ori mai mult decât alte materiale de forjare.
Deficiență standard: Standardul ISO/ASTM 52900 acoperă doar 30% din aplicațiile matriței, iar cerințele de testare pentru matrițe cu structuri complicate trebuie actualizate imediat.
Diferența de talent: industria globală a matrițelor are nevoie de încă 120.000 de ingineri de imprimare 3D și este nevoie de 3 până la 5 ani pentru a forma noi talente compozite.