Làm thế nào in 3D kim loại có thể giải quyết vấn đề sản xuất các cấu trúc khuôn phức tạp?

1, Mạch nước làm mát linh hoạt giải quyết vấn đề chính của ép phun
Tốc độ sản xuất và chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào độ nguội của khuôn ép. Các kênh nước làm mát lỗ thẳng được sử dụng trong các khuôn truyền thống. Các kênh này khó bám vào các bề mặt khoang phức tạp, gây ra sự thay đổi nhiệt độ cục bộ quá nhiều và các sai sót của sản phẩm như dấu cong vênh và co ngót. Bằng cách sử dụng các phương pháp tối ưu hóa cấu trúc liên kết, in 3D kim loại có thể tạo ra kênh nước làm mát phù hợp hoàn hảo với hình dạng của sản phẩm. Điều này cho phép bạn kiểm soát nhiệt độ chính xác nơi nhiệt được tạo ra và nơi nhiệt được làm mát.
Ví dụ: thời gian làm mát của khuôn tay nắm cửa ô tô đã tăng từ 18 giây lên 12 giây sau khi sử dụng đường dẫn nước phù hợp được in 3D. Hiệu suất sản xuất tăng 33% và độ biến dạng cong vênh của sản phẩm giảm từ 0,8 mm xuống 0,2 mm. Tỷ lệ đậu tăng từ 92% lên 98,5%. Quan trọng hơn, khái niệm này vượt qua các hạn chế vật lý của các phương pháp hiện có - trong tường lõi khuôn dày 0,5 mm, kênh làm mát xoắn ốc có đường kính 2 mm có thể được tạo để xây dựng mạng làm mát ba{14}}chiều. Đường dẫn phù hợp trên khuôn vỏ thiết bị gia dụng được in bằng thiết bị iSLM420 của Zhongrui Technology giúp nâng cao tuổi thọ của khuôn lên 40% và giảm 75% số vết nứt do mỏi nhiệt.
2, Đổi mới cấu trúc lưới: làm khuôn nhẹ hơn và kết hợp các chức năng khác nhau
Trong chủ đề khuôn-đúc khuôn, sự mỏi nhiệt của vật liệu hợp kim ở nhiệt độ-cao là lý do chính khiến chúng không tồn tại được lâu nhất có thể. In 3D kim loại sử dụng cấu trúc mạng mô phỏng sinh học để làm cho mọi thứ nhẹ hơn, cải thiện đường dẫn nhiệt và giữ cho mọi thứ chắc chắn. Khuôn đúc cho một cánh động cơ máy bay cụ thể sử dụng thiết kế dạng lưới TPMS (Bề mặt cong tối thiểu ba chu kỳ). Điều này giúp giảm 35% trọng lượng của lõi khuôn và tăng gấp đôi khả năng phục hồi trước sốc nhiệt. Chu kỳ sản xuất liên tục được kéo dài từ 5000 lên 12000 khuôn.
Lợi ích về cấu trúc này đặc biệt quan trọng khi chế tạo các bộ phận để cách nhiệt. Các meson cách nhiệt trong hệ thống chạy nóng tiêu chuẩn là chất rắn, nhưng in 3D có thể tạo ra các meson lưới lục giác rỗng có hiệu quả cao hơn 60% trong việc giữ nhiệt không truyền từ tấm chia tách sang khuôn. Thiết kế này cắt giảm 22% chu kỳ ép phun và 18% lượng năng lượng được sử dụng trong khuôn dành cho vật tư y tế.
3, Hệ thống xả xốp siêu nhỏ: giải quyết thách thức của ngành về thiếu hụt khí bị mắc kẹt
Khi ép khuôn, nếu khí bên trong khoang khuôn không thể thoát ra đủ nhanh thì có thể gây ra các vấn đề như vệt khí và cháy trên bề mặt sản phẩm. Có hai vấn đề chính với các tấm lót bằng thép thoáng khí truyền thống: thứ nhất, chúng chỉ có thể cho phép không khí lưu thông theo một hướng, và thứ hai, căng thẳng có xu hướng tích tụ tại điểm mà khu vực thoáng khí gặp khu vực dày đặc. In 3D kim loại vượt quá những giới hạn này và có thể tạo ra các vật thể xốp có khả năng thở đa chiều.
Phương pháp thép thoáng khí thế hệ thứ ba của Laser Luminescent-cải thiện phương pháp quét laze để tạo ra một lớp thoáng khí dày đặc trên bề mặt khuôn với kích thước lỗ 0,04 mm. Đồng thời, nó xây dựng một mạng lưới lỗ rỗng được kết nối ba chiều- bên trong khuôn. Trong ứng dụng khuôn bảng điều khiển ô tô, khái niệm này giúp giảm tỷ lệ lỗi khí bị mắc kẹt từ 15% xuống 0,3% mà không cần thêm cổng xả, đơn giản hóa việc xây dựng khuôn. Quan trọng hơn, in 3D có thể làm cho các bộ phận thoáng khí và thân khuôn hoạt động cùng nhau, điều đó có nghĩa là không có khả năng rò rỉ đường may như quy trình inlay truyền thống.
4, Sản xuất tích hợp các bộ phận phức tạp: Thay đổi chuỗi giá trị của gia công khuôn mẫu
Trong chế tạo khuôn truyền thống, kỹ thuật "xử lý + lắp ráp riêng biệt" được sử dụng. Điều này có nghĩa là các bộ phận quan trọng như vòi phun nóng, đỉnh nghiêng và miếng đệm lõi khuôn cần phải trải qua một số bước. In 3D kim loại định hình tất cả các yếu tố phức tạp này cùng một lúc bằng cách sử dụng ý tưởng "sản xuất tích hợp". Ví dụ, hệ thống vòi phun nóng của khuôn khung của một thương hiệu điện thoại di động nhất định cần 12 bộ phận để lắp ráp lại với nhau theo cách thông thường. Với in 3D, bạn có thể tạo toàn bộ vòi phun nóng với kênh dòng chảy tích hợp và rãnh lắp đặt bộ phận làm nóng. Thời gian lắp ráp giảm từ 8 giờ xuống còn 0,5 giờ và vấn đề vỡ do giãn nở nhiệt và co lại hoàn toàn được giải quyết bằng cách cắt giảm các đường nối.
Sự thay đổi này dễ nhận thấy nhất khi thực hiện các tác phẩm có thành mỏng. Chương trình mô phỏng VoxelDance Engineering được phát triển bằng phương pháp Manga đã giải quyết thành công vấn đề biến dạng khi in của các bộ phận có thành mỏng- bằng thép không gỉ 316L (độ dày thành 0,3mm) bằng phương pháp "quét bù biến dạng". Phương pháp này giúp các bộ phận khuôn lưới tản nhiệt ô tô chính xác hơn, từ ± 0,5mm đến ± 0,08mm. Nó cũng cắt giảm 60% thời gian nghiên cứu và phát triển và tăng cường sử dụng vật liệu lên 45%.
5, Tích hợp công nghệ: thiết lập mô hình mới về sản xuất khuôn mẫu
In 3D kim loại không tồn tại biệt lập mà được kết hợp hoàn toàn với các công nghệ như phân tích mô phỏng và phát hiện thông minh. Máy của Zhongrui Technology có hệ thống trường gió được tối ưu hóa nhiều lớp có thể theo dõi trường nhiệt độ của lớp bột trong thời gian thực. Nó cũng có thể tự động thay đổi cài đặt tia laser để bù đắp ứng suất nhiệt và đạt mật độ 99,95% đối với các khuôn lớn (như khuôn cản ô tô có kích thước 1,2m × 0,8m). Bằng cách sử dụng các công cụ phân tích dòng chảy, các nhà thiết kế có thể cải thiện việc sắp xếp các kênh nước làm mát trong quá trình lập mô hình, đây là một vòng lặp-đóng của "in mô phỏng thiết kế".
Về mặt xây dựng lại mô hình chi phí, in 3D đã thể hiện những ưu điểm độc đáo. Ví dụ, làm khuôn cho 1.000 chiếc có giá 280.000 nhân dân tệ bằng phương pháp truyền thống (180.000 nhân dân tệ cho phát triển khuôn), nhưng giải pháp in 3D có giá cao hơn 20% cho mỗi chiếc nhưng không có bất kỳ chi phí phát triển khuôn nào, khiến tổng chi phí giảm xuống còn 220.000 nhân dân tệ. Khi tốc độ lặp của sản phẩm vượt quá thời gian hoàn vốn khuôn tiêu chuẩn (thường là 12-18 tháng), tính kinh tế của in 3D trở nên rõ ràng hơn.