Ngành công nghiệp khuôn mẫu sẽ sử dụng hợp kim titan để in 3D?

一, Lợi ích công nghệ của việc in 3D sử dụng hợp kim titan và nó hoạt động tốt như thế nào với nhu cầu khuôn mẫu
1. Khả năng tạo ra các cấu trúc phức tạp
Mỗi ngày, ngành công nghiệp khuôn mẫu ngày càng cần nhiều kênh dòng chảy bên trong phức tạp hơn và các cấu trúc lưới nhẹ. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý tiêu chuẩn bị hạn chế bởi đường dẫn công cụ và thiết kế khuôn, khiến cho việc tạo ra các cấu trúc phức tạp có độ chính xác cao- khó khăn. Với tính năng in 3D bằng hợp kim titan, bạn có thể xếp chồng từng lớp vật liệu để tạo thành mô hình ba chiều. Điều này cho phép bạn tạo các kênh bên trong, cấu trúc có thành-mỏng và các kênh làm mát không đồng đều mà các phương pháp cũ không thể làm được. Ví dụ, trong khuôn ép phun, các kênh làm mát phù hợp có thể cắt giảm chu kỳ phun từ 30% đến 50% và làm cho năng suất sản phẩm tốt hơn. Hợp kim titan, như thép khuôn XM{13}}7, có độ dẫn nhiệt cao 30W/(m · K), giúp chúng làm mát tốt hơn và khiến chúng trở nên hoàn hảo cho các khuôn cao cấp.
2. Lợi ích của hiệu suất vật chất
Hợp kim titan bền và nhẹ, có thể làm cho khuôn bền hơn và dễ sử dụng hơn. Ví dụ, thép lão hóa martensitic 1.2709 (18Ni300) có độ bền kéo 2000MPa và độ cứng 50–52HRC. Nó phù hợp cho các khuôn đúc khuôn có ứng suất cao-có ứng suất-cao và có tuổi thọ cao hơn gấp ba lần so với thép H13 thông thường. Ngoài ra, khả năng chống ăn mòn của hợp kim titan (như độ ổn định của thép không gỉ 316L trong điều kiện ẩm ướt) có thể giảm số lần khuôn cần được làm sạch và giảm chi phí sử dụng chúng theo thời gian.
3. Cá nhân hóa và thay đổi nhanh chóng
Thông thường, việc tạo khuôn có nghĩa là phải thực hiện nhiều thử nghiệm và thay đổi, còn các phương pháp truyền thống thì mất nhiều thời gian và chi phí rất nhiều. Các mô hình kỹ thuật số có thể được sử dụng để trực tiếp tạo ra bản in 3D bằng hợp kim titan, đồng thời việc sản xuất và xác minh nguyên mẫu khuôn có thể được thực hiện chỉ trong vài ngày. Điều này làm giảm thời gian cần thiết để thực hiện nghiên cứu và phát triển. Ví dụ, một công ty sản xuất phụ tùng ô tô sử dụng công nghệ in 3D bằng hợp kim titan để giảm thời gian tạo khuôn từ 8 tuần xuống còn 2 tuần và làm khuôn nhẹ hơn 30% bằng cách thiết kế chúng với cấu trúc dạng lưới. Điều này tiết kiệm năng lượng và làm cho quá trình chạy dễ dàng hơn.
2, Những cách phổ biến mà in 3D hợp kim titan được sử dụng trong ngành khuôn mẫu
1. Khuôn ép phun
Bởi vì hợp kim titan có tính dẫn nhiệt cao và có khả năng chống ăn mòn nên nó là vật liệu tốt nhất cho khuôn ép phun. Ví dụ, trong khuôn nội thất ô tô, khuôn được làm bằng bột thép không gỉ 316L và công nghệ SLM, cùng với thiết kế kênh nước làm mát phù hợp, giúp cắt giảm chu kỳ ép phun từ 120 giây xuống còn 75 giây và nâng hiệu suất lên 98%. Ngoài ra, khuôn hợp kim titan có tác dụng đánh bóng bề mặt rất tốt, điều này rất quan trọng để tạo ra các vật dụng có độ chính xác cao-như ống kính quang học.
2. Khuôn đúc khuôn
Khuôn đúc khuôn phải có khả năng xử lý-các chu trình ăn mòn chất lỏng kim loại ở nhiệt độ cao và ứng suất nhiệt. Khả năng chống nứt và mài mòn của hợp kim titan có thể làm tăng đáng kể tuổi thọ của khuôn. Sau khi xử lý nhiệt, khuôn đúc khuôn hợp kim nhôm-được in bằng bột 1.2709 có độ cứng 50HRC và giữ được cấu trúc vững chắc sau 60.000 chu kỳ đúc khuôn. Tuổi thọ sử dụng tăng 200% so với khuôn thép H13 thông thường.
3. Khuôn làm lốp cao su
Khả năng chống mài mòn và ổn định nhiệt của hợp kim titan có thể cải thiện độ chính xác của khuôn cao su khi chúng được sử dụng để tạo mẫu. Khuôn bột thép không gỉ CX (Corrax) được chế tạo bằng công nghệ SLM có xếp hạng hiệu suất đánh bóng là A2. Cấu trúc hỗ trợ dạng lưới giúp giảm 30% trọng lượng của khuôn và cải thiện độ chính xác của việc tái tạo mẫu trong phạm vi 0,01 mm, đây chính là điều mà lốp xe cao cấp cần có.
4. Khuôn làm thuốc
Thực tế là hợp kim titan có tính tương thích sinh học mang lại cho nó một lợi thế đặc biệt trong lĩnh vực khuôn mẫu y tế. Ví dụ: khuôn tấm xương hợp kim titan in 3D có thể được tùy chỉnh cho từng bệnh nhân bằng cách tạo mô hình khuôn trực tiếp từ dữ liệu CT của họ. Điều này giúp giảm thời gian cần thiết để chuẩn bị cho phẫu thuật và làm cho bộ phận cấy ghép trở nên dễ thích nghi hơn.
3, Những vấn đề mà máy in 3D hợp kim titan gặp phải trong kinh doanh khuôn mẫu
1. Chi phí nguyên vật liệu cao
Giá thành của bột hợp kim titan cao hơn nhiều so với thép khuôn thông thường. Ví dụ, bột 1.2709 có giá khoảng 800 nhân dân tệ mỗi kg, cao gấp ba lần so với bột 316L, có giá 260 nhân dân tệ mỗi kg. Khuôn hợp kim titan tồn tại lâu hơn, nhưng chi phí sản xuất chúng cao ngay từ đầu khiến việc sử dụng chúng trên quy mô lớn trở nên khó khăn.
2. Giữ quy trình ổn định và khắc phục sự cố
Có các vấn đề với hợp kim titan in 3D, chẳng hạn như hình cầu, vết nứt và độ xốp, khiến khuôn kém hiệu quả hơn. Ví dụ: trong công nghệ SLM, nếu bột không chảy đủ tốt thì các lớp sẽ không liên kết tốt và các thành phần cần phải tốt hơn bằng cách thay đổi cài đặt in (như công suất laser và tốc độ quét) cũng như quá trình xử lý hậu kỳ (như ép đẳng tĩnh nóng).
3. Chi phí thiết bị và-xử lý hậu kỳ
Máy in 3D hợp kim titan cao cấp-như EOS M400-4 có giá hơn 10 triệu nhân dân tệ và cần hệ thống bảo vệ khí trơ cũng như thiết bị kiểm soát nhiệt độ chính xác. Điều này làm cho chúng khó sử dụng hơn nhiều. Ngoài ra, khuôn hợp kim titan cần phải được xử lý sau khi chúng được tạo ra, điều này làm tăng thêm chi phí và thời gian cần thiết để chế tạo chúng.