Làm cách nào để sử dụng tính năng in 3D kim loại trong khuôn-đúc khuôn?

一, Lợi ích chính của công nghệ in 3D kim loại giúp tạo khuôn-đúc khuôn
1. Bạn có thể thiết kế miễn phí các tòa nhà phức tạp, vượt xa những gì nghề thủ công truyền thống có thể làm.
Kênh nước làm mát trong khuôn đúc cổ điển-được tạo ra bằng quá trình xử lý cơ học, điều này khiến khó có được bố cục thống nhất cho các bề mặt phức tạp hoặc các hốc sâu. Điều này có thể gây ra các vấn đề như quá nhiệt cục bộ và nứt khuôn do mỏi nhiệt. In 3D kim loại có thể xây dựng các kênh làm mát phù hợp bằng cách xếp chồng các vật liệu lên nhau. Điều này cho phép chất lỏng làm mát tác động trực tiếp đến các vị trí có nhiệt độ-cao và cải thiện sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt khuôn. Ví dụ: Platinum Technology sử dụng vật liệu BLT{9}}18Ni300 để làm khuôn cho hợp kim nhôm đúc khuôn. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế của các kênh dòng chảy bên trong, hiệu suất làm mát tăng hơn 30%, tuổi thọ khuôn tăng gấp đôi so với các phương pháp trước đó và tỷ lệ năng suất sản phẩm tăng từ 85% lên 99%.
2. Để giảm chi phí tổng thể, hãy tìm sự cân bằng giữa trọng lượng nhẹ và độ bền kết cấu.
Việc làm khuôn truyền thống sử dụng rất nhiều công đoạn cắt kim loại nhưng chỉ sử dụng khoảng 30% vật liệu. Cấu trúc khuôn nặng cũng khiến việc di chuyển và bảo trì tốn kém hơn. Công nghệ tối ưu hóa cấu trúc liên kết được sử dụng trong in 3D kim loại để loại bỏ các vật liệu không cần thiết và tìm ra sự cân bằng tốt nhất giữa trọng lượng và độ bền kết cấu. Khuôn đúc-hợp kim nhôm do Platinum Lite giới thiệu chỉ nặng 27 kg, nhẹ hơn 40% so với các khuôn thông thường. Nó cũng đủ mạnh để làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Ngoài ra, công nghệ đúc tích hợp của in 3D giúp giảm số lượng các bộ phận cần được ghép lại với nhau, dừng các thay đổi giãn nở và co lại do nhiệt xảy ra khi các bộ phận được ghép lại với nhau và làm cho khuôn thậm chí còn ổn định hơn.
3. Lặp lại nhanh chóng và sản xuất linh hoạt để tăng tốc chu kỳ phát triển
Làm khuôn theo cách-cổ điển mất nhiều thời gian và nhiều bước như thiết kế, cắt, hàn và ghép chúng lại với nhau. Việc thay đổi thiết kế cũng tốn rất nhiều chi phí. In 3D kim loại trực tiếp thúc đẩy quá trình sản xuất bằng cách sử dụng các mô hình kỹ thuật số, giúp dễ dàng nhanh chóng tạo nguyên mẫu và cải tiến theo thời gian. Ví dụ: Broadcom Precision sử dụng thiết bị dòng Huashu High Tech FS273M để cung cấp toàn bộ dịch vụ xử lý khuôn-đúc khuôn cho vỏ bộ pin xe năng lượng mới. Điều này giúp cắt giảm chu kỳ phát triển từ 45 ngày trong quy trình truyền thống xuống còn 7 ngày, giảm 60% chi phí cho mỗi sản phẩm và đạt được thành công{11}ứng dụng quy mô lớn với sản lượng hàng năm là 100.000 bộ.
2, Một tiến bộ công nghệ lớn trong in 3D kim loại cho khuôn đúc khuôn-
1. Vật liệu mới: giúp khả năng chịu nhiệt và dẫn nhiệt phối hợp tốt hơn
Khuôn đúc phải chịu được tác động của nhôm lỏng ở nhiệt độ cao trên 600 độ, đòi hỏi các tiêu chí nghiêm ngặt về khả năng chống nứt nhiệt, chống mài mòn và dẫn nhiệt của vật liệu. In 3D kim loại hiện có thể sử dụng thép công cụ H13, thép lão hóa martensitic MS1, hợp kim đồng và các vật liệu khác một cách ổn định. Nó cũng có thể cải thiện hiệu suất thông qua-công nghệ tăng cường xử lý hậu kỳ. Ví dụ: một công ty đã tạo ra vật liệu composite dựa trên đồng-có độ cứng 52HRC và độ dẫn nhiệt 120W/(m · K) sau khi được xử lý bằng phương pháp dập tắt bằng laze. Điều này đáp ứng nhu cầu sử dụng lâu dài của khuôn đúc khuôn cho cánh động cơ máy bay.
2. Tối ưu hóa quy trình: làm việc với nhiều tia laser và điều khiển tham số thông minh
Các nhà sản xuất thiết bị in luôn tìm mọi cách vượt qua rào cản công nghệ để giúp việc in ấn nhanh hơn và chính xác hơn. Platinum BLT-S450 có thể in cộng tác với tám tia laze và có kích thước tạo hình là 450mm × 450mm × 500mm. Tốc độ in nhanh hơn 300% so với các thiết bị laser đơn lẻ. Hệ thống kiểm soát tham số thông minh có thể tự động thay đổi công suất laser, tốc độ quét và các cài đặt khác dựa trên đặc tính của vật liệu để đảm bảo chất lượng bề mặt và độ bền liên kết giữa các lớp cao. Ví dụ: khi tạo khuôn{10}}đúc khuôn cho một loại khối xi lanh động cơ ô tô nhất định, thiết bị BLT-S450 chạy liên tục trong 7 × 24 giờ, giúp giảm thời gian in một khuôn từ 72 giờ xuống còn 24 giờ và giữ độ chính xác về kích thước trong phạm vi ± 0,05mm.
3. Tăng cường sau khi xử lý: cải thiện cả hiệu suất bề mặt và tuổi thọ mỏi
Độ nhám bề mặt (Ra Lớn hơn hoặc bằng 6,3 μm) và ứng suất dư bên trong của các bộ phận in 3D bằng kim loại có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của khuôn, do đó chúng cần được cải thiện thông qua các kỹ thuật xử lý sau. Các công nghệ phổ biến nhất hiện nay là:
Xử lý nhiệt: Ủ loại bỏ ứng suất bên trong và làm cho vật liệu chắc chắn hơn;
Phun cát và đánh bóng: Để giảm nguy cơ dính nhôm, hãy làm cho bề mặt bớt nhám hơn bằng cách hạ Ra xuống 0,8 μm hoặc thấp hơn.
Lớp phủ laser: Phủ lên bề mặt khuôn một lớp sơn có khả năng chống mài mòn để bền lâu hơn.
Ví dụ: một công ty cụ thể đã nghĩ ra một quy trình-xử lý hậu kỳ tổng hợp cho khuôn đúc-vỏ động cơ xe chạy năng lượng mới giúp nâng cao tuổi thọ khuôn từ 30.000 lần lên 120.000 lần và cắt giảm chi phí mỗi mảnh xuống 75%.
3, Ví dụ về cách hoạt động của ngành và cách nó có thể kiếm tiền
1. Trong lĩnh vực phương tiện sử dụng năng lượng mới, khuôn-đúc khuôn cho vỏ pin
Một công ty hàng đầu sản xuất phương tiện sử dụng năng lượng mới sử dụng công nghệ in 3D kim loại để làm khuôn-đúc khuôn cho vỏ pin. Thiết kế kênh nước làm mát phù hợp giúp tăng độ đồng đều nhiệt độ khuôn từ ± 15 độ đến ± 3 độ, giảm 35% thời gian chu kỳ và kéo dài tuổi thọ của một khuôn lên hơn 80.000 lần, dài hơn 40% so với khuôn thép H13 thông thường. Ngoài ra, cấu trúc nhẹ của in 3D giúp khuôn nhẹ hơn 50%, xử lý hiệu quả hơn 60% và cắt giảm chi phí 45%.
2. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, có khuôn rèn đĩa tuabin động cơ.
Để chế tạo khuôn rèn đĩa tuabin cho một loại động cơ máy bay nhất định, các phương pháp truyền thống cần hàn và ghép 100 bộ phận riêng biệt lại với nhau, quá trình này có thể mất tới 11 tháng để hoàn thiện. Sau khi sử dụng công nghệ DMLS của Optisys, khuôn đã được chế tạo thành một khối duy nhất, giúp giảm 95% trọng lượng và thời gian giao hàng xuống còn 2 tháng. Độ cứng của khuôn đã được tăng cường 25% thông qua thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết, đáp ứng nhu cầu làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất cao.
3. Trong thế giới điện tử tiêu dùng, khuôn đúc vỏ máy tính xách tay
Một công ty lớn sản xuất đồ điện tử tiêu dùng sử dụng công nghệ in 3D kim loại để làm khuôn đúc-cho vỏ máy tính xách tay. Kênh nước làm mát phù hợp giúp giảm độ cong vênh của sản phẩm từ 0,5% xuống 0,15% và thiết kế cấu trúc dạng lưới bên trong giúp giảm trọng lượng 40% mà vẫn giữ được độ bền. Khuôn này đang được sử dụng trên quy mô rộng, sản xuất 500.000 bộ mỗi năm. Chi phí cho mỗi thành phần đã giảm 30% so với các phương pháp cũ.