Các quy trình in 3D kim loại phổ biến trong sản xuất khuôn mẫu là gì?

一, Công nghệ nấu chảy bột: điều này có nghĩa là độ chính xác cao và cấu trúc phức tạp.
Công nghệ nấu chảy bột sử dụng chùm tia năng lượng-cao để làm tan chảy có chọn lọc các lớp bột kim loại. Hiện nay nó là loại quy trình phổ biến nhất được sử dụng trong chế tạo khuôn. Một số ví dụ về các công nghệ này bao gồm nấu chảy bằng laser chọn lọc (SLM) và nấu chảy bằng chùm tia điện tử (EBM).
1. Công nghệ SLM: công cụ thay đổi cuộc chơi cho hệ thống làm mát khuôn
SLM sử dụng chùm tia laze công suất cao-để làm tan chảy từng lớp bột kim loại. Điều này có thể tạo ra các bộ phận kim loại có mật độ trên 99,9%. Thiết kế các kênh làm mát phù hợp là nơi giá trị cơ bản của nó thể hiện trong quá trình chế tạo khuôn. Quy trình khoan giới hạn các kênh làm mát khuôn truyền thống theo các mẫu zigzag tuyến tính hoặc đơn giản, khiến chúng kém hiệu quả hơn trong việc làm mát. Công nghệ SLM có thể tạo ra các kênh nước không thẳng, chẳng hạn như hình xoắn ốc và đuôi gai. Điều này giúp làm mát hiệu quả hơn 40%. Ví dụ: khi điện thoại Huawei chuyển sang thiết kế kênh tối ưu hóa-cấu trúc liên kết cho khuôn khung, thời gian để tạo ra một mảnh duy nhất tăng từ 120 giây lên 75 giây và tỷ lệ năng suất tăng từ 89% lên 98%.
2. Công nghệ EBM: cách tốt nhất để chế tạo khuôn cho hợp kim nhiệt độ cao-
Công nghệ EBM sử dụng chùm tia điện tử để làm tan chảy bột kim loại trong chân không. Lợi ích đặc biệt của nó là:
Khả năng thích ứng của vật liệu: Nó hoạt động tốt với các kim loại hoạt động như hợp kim titan và hợp kim nhiệt độ cao-dựa trên niken. Những kim loại này thường được sử dụng trong các khuôn-cao cấp như khuôn dùng trong động cơ hàng không vũ trụ và ô tô.
Kiểm soát ứng suất dư: Tốc độ quét chùm tia điện tử khá cao, có thể làm giảm đáng kể ứng suất nhiệt và nguy cơ biến dạng khuôn.
Mọi thứ được tạo ra tốt như thế nào: Mật độ năng lượng của chùm tia điện tử gấp 3 đến 5 lần so với tia laser và tốc độ in nhanh hơn 30% đến 50% so với SLM.
Khuôn hợp kim titan của Platinum dành cho động cơ máy bay được chế tạo bằng công nghệ EBM, bổ sung thêm các kênh khí động học phức tạp. Điều này làm cho khuôn bền hơn (từ 8000 đến 25000 chu kỳ) và khiến chúng nhẹ hơn 42%.
2, Công nghệ lắng đọng năng lượng định hướng: Một cách tuyệt vời để sửa chữa các khuôn mẫu lớn và tạo ra mọi thứ một cách bổ sung
Công nghệ lắng đọng năng lượng định hướng rất tốt cho việc chế tạo và sửa chữa các khuôn lớn vì nó có thể di chuyển bột hoặc dây kim loại và làm nóng chảy sự lắng đọng cùng một lúc. Laser hình dạng gần lưới (LENS) và sản xuất bồi đắp hồ quang (WAAM) là hai trong số các phương pháp chính của nó.
1. Công nghệ LENS: một cách mới để tạo khuôn vật liệu chuyển màu
Công nghệ LENS giúp các vật liệu khác nhau có thể thay đổi trơn tru từ vật này sang vật khác bằng cách làm tan chảy các hạt kim loại và di chuyển chúng cùng lúc thông qua chùm tia laze tập trung. Công nghệ này được sử dụng để tạo khuôn-đúc khuôn có cấu trúc được phân loại theo chức năng trong quy trình tạo khuôn-:
Lớp bề mặt: rất bền và có khả năng chống mài mòn cao. Để làm cho khuôn có khả năng chống mài mòn tốt hơn, người ta sử dụng hợp kim crom coban.
Lớp lõi: Sử dụng hợp kim nhôm chắc chắn và có mật độ -thấp để giúp khuôn nhẹ hơn và thoát nhiệt tốt hơn.
So với các vật liệu đồng nhất tiêu chuẩn, cấu trúc gradient này giúp khuôn có tuổi thọ cao hơn 2–3 lần và sử dụng ít năng lượng hơn 15–20%.
2. Công nghệ WAAM: Một cách hiệu quả-về chi phí để tạo ra những khuôn lớn
WAAM có các đặc điểm sau: sử dụng hồ quang điện làm nguồn nhiệt để làm nóng chảy dây kim loại.
Chi phí vật liệu thấp: Dây kim loại chỉ tốn một-một phần ba đến một-một nửa so với vật liệu bột.
Hiệu suất lắng cao: 3–5 kg kim loại có thể được lắng đọng mỗi giờ, đủ để tạo ra những khuôn lớn rộng một mét.
Khả năng sửa chữa mạnh mẽ: có thể khắc phục các vết nứt và mài mòn bằng cách lắng đọng trực tiếp vật liệu lên khuôn hiện có.
Một hãng ô tô nọ đã sử dụng công nghệ WAAM để cố định khuôn cho xi lanh động cơ 2 tấn. Điều này giúp giảm 68% chi phí sửa chữa so với việc mua khuôn mới và giảm thời gian sửa chữa từ 45 ngày xuống còn 7 ngày.
3, Công nghệ phun keo: một cách giúp-khuôn mẫu nhỏ hoạt động hiệu quả hơn
Công nghệ phun keo chỉ phun keo ở những nơi cần gắn các hạt bột kim loại. Sau khi tẩy dầu mỡ và thiêu kết, nó tạo ra những miếng kim loại dày đặc. Công nghệ này vượt qua giới hạn kích thước của công nghệ nấu chảy bột, khiến nó trở thành giải pháp tốt nhất để chế tạo các khuôn nhỏ.
1. Lợi ích về mặt công nghệ
Sản xuất nhanh: Không cần làm tan chảy từng lớp riêng biệt và tốc độ in nhanh hơn 5–10 lần so với SLM.
Sử dụng vật liệu cao: Bột không liên kết có thể được tái chế 100% thời gian, giúp cắt giảm chi phí vật liệu từ 30% đến 40%.
Rất nhiều sự tự do về hình học: có thể tạo ra các khuôn có hình học khoang bên trong phức tạp, bao gồm cả khuôn ép nhựa có khả năng làm mát phù hợp.
2. Ví dụ về sử dụng
Một công ty thiết bị y tế cụ thể sử dụng công nghệ phun keo để làm khuôn tùy chỉnh cho thiết bị cấy ghép chỉnh hình. Chi phí sản xuất một chiếc khuôn đã giảm từ 12.000 nhân dân tệ xuống còn 4.800 nhân dân tệ và thời gian làm một chiếc khuôn cũng giảm từ 6 tháng xuống còn 50 ngày. Công nghệ này cũng thường được sử dụng trong các lĩnh vực như khuôn trang sức và khuôn điện tử chính xác. Nó đang giúp việc sản xuất khuôn mẫu tiến tới sự linh hoạt và tùy biến hơn.
4, Tương lai của việc tạo khuôn là tích hợp nhiều{1}}quy trình.
Khi công nghệ ngày càng tiên tiến, một quy trình đơn lẻ không còn đủ để đáp ứng các yêu cầu đa dạng của việc sản xuất khuôn mẫu; do đó, sự hợp nhất của một số quy trình đã nổi lên như một quỹ đạo mới trong ngành.
Gia công hỗn hợp SLM+CNC: Đầu tiên, sử dụng SLM để in khuôn trống. Sau đó, sử dụng CNC để gia công chính xác, cân bằng tốc độ đúc với độ chính xác của bề mặt.
Kết hợp LENS và xử lý nhiệt: Trong quá trình lắng đọng LENS, quá trình dập tắt bằng laser được thực hiện đồng thời để nâng độ cứng bề mặt của khuôn lên trên 55HRC.
Phun keo cộng với làm đặc HIP: Ép đẳng nhiệt nóng (HIP) sẽ loại bỏ các lỗ bên trong ở các bộ phận được phủ keo. Điều này làm cho mật độ khuôn đạt trên 99,5%.