Những lợi thế của in 3D kim loại trong hệ thống làm mát của khuôn phun là gì?

1
Hệ thống làm mát khuôn phun truyền thống thường sử dụng thiết kế khoan thẳng hoặc chéo. Đường ống làm mát gặp khó khăn khi đến bề mặt cong phức tạp của khoang khuôn, điều đó có nghĩa là các điểm nóng cục bộ (như tường và góc mỏng) không có đủ độ làm mát, và thời gian làm mát tổng thể phải được kéo dài để giữ nhiệt độ. Ví dụ, làm cho cản xe ô tô với các hốc sâu hoặc xương sườn phức tạp sử dụng các hệ thống làm mát điển hình có thể thêm 20% đến 30% vào thời gian chu kỳ và 40% đến 60% cho việc sử dụng năng lượng.
Lớp từng lớp xếp lớp làm cho việc in 3D kim loại có thể. Bạn có thể tạo ra các kênh nước làm mát xoắn ốc, đuôi gai hoặc phù hợp với hình dạng của khoang khuôn. Điều này đảm bảo rằng không gian giữa môi trường làm mát và bề mặt khuôn là giống nhau trong suốt (với độ chính xác dưới 0,5mm). Điều này được loại bỏ các "điểm mù làm mát" mà các lỗ thẳng không thể che phủ. Ví dụ, khuôn đường ống ô tô của B & J Special cho thấy cách thức các bộ chèn làm mát phù hợp của Hệ thống 3D, cắt giảm thời gian làm mát từ 60 giây xuống còn 40 giây. Điều này làm cho sản xuất hiệu quả hơn 30%. Nhiệt độ bề mặt của khuôn cũng thay đổi ít hơn, đi từ 132 độ lên 18 độ. Điều này làm giảm đáng kể cơ hội bị cong vênh.
Mạch nước làm mát phù hợp cũng có thể cải thiện sự phân bố tốc độ dòng chảy thông qua mô phỏng động lực học chất lỏng, điều này còn quan trọng hơn. Chẳng hạn, một khuôn trường hợp điện tử nhất định sử dụng thiết kế phần chéo biến - (với đường kính đầu vào là 8 mm và đường kính cuối là 5 mm) để giữ chênh lệch nhiệt độ bề mặt của khuôn dưới 3 độ. Mặt khác, khuôn truyền thống thường có chênh lệch nhiệt độ là ± 8 độ. Việc làm mát thậm chí này giúp giảm lực căng bên trong khi tiêm - các bộ phận đúc, có thể làm cho chúng mạnh hơn và tồn tại lâu hơn.
2. Tối ưu hóa chi phí toàn bộ vòng đời: Chuyển từ "Đầu tư ban đầu cao" sang "Long - lợi ích thời hạn"
Chi phí ban đầu củain 3D kim loạiThiết bị (như thiết bị SLM Solutions, có giá khoảng 5 triệu nhân dân tệ) và vật liệu bột kim loại (như thép không gỉ martensitic, có giá 800-1200 nhân dân tệ/kg) tương đối cao. Tuy nhiên, lợi thế chi phí vòng đời đầy đủ của họ trở nên rất rõ ràng trong sản xuất hàng loạt:
Cải thiện tỷ lệ sử dụng vật liệu: Tỷ lệ sử dụng của vật liệu sản xuất trừ truyền thống là ít hơn 45%. Tuy nhiên, công nghệ "gần NETT hình thành" đã tăng tỷ lệ sử dụng của vật liệu in 3D lên gần 85%. Ví dụ, một công ty sản xuất các bộ phận cho máy bay sử dụng các phần chèn làm mát in 3D, cắt giảm lượng vật liệu được sử dụng từ 12 kg xuống 3,2 kg và chi phí cho mỗi mảnh xuống 73%.
Giảm chi phí sử dụng và bảo trì năng lượng: Cải thiện hiệu quả làm mát cắt giảm lượng môi trường làm mát cần thiết từ 30% đến 50% và cũng làm cho bộ phận làm lạnh hoạt động ít khó khăn hơn. Nếu bạn có một dự án đúc phun thực hiện 1 triệu mảnh mỗi năm, việc cắt thời gian làm mát cho mỗi mặt hàng trong 10 giây có thể giúp bạn tiết kiệm khoảng 2777 giờ mỗi năm, giống như thêm 1,5 đơn vị công suất thiết bị.
Mở rộng tuổi thọ của một khuôn: Làm mát đồng đều cắt giảm thiệt hại mỏi nhiệt của khuôn, có thể tăng thêm 20% đến 30% vào tuổi thọ của khuôn. Các khuôn truyền thống kéo dài khoảng 500.000 lần, nhưng khuôn in 3D có thể kéo dài 600.000 đến 700.000 lần, điều này làm giảm chi phí của khuôn cho mỗi sản phẩm được đúc rất nhiều.
3. Có những cách vô tận để đổi mới các cấu trúc, từ "đường ống đơn giản" đến "tích hợp chức năng".
In 3D kim loại vượt qua các vấn đề cấu trúc mà các hệ thống làm mát truyền thống có và làm cho các thiết kế mới sau đây có thể:
Làm mát vi mạch: Công nghệ SLM có thể in các kênh làm mát có đường kính nhỏ tới 1,4mm, cho phép điều khiển nhiệt rất chính xác. Ví dụ, thiết kế vi mạch của khuôn đầu nối ống thông y tế giúp làm mát hiệu quả hơn 60% trong khi tránh những khó khăn với sự xuống cấp có thể xảy ra khi làm mát là không đủ.
In 3D có thể kết hợp thép cường độ cao- và cao - Hợp kim độ dẫn nhiệt (như hợp kim đồng) để tạo cấu trúc vật liệu độ dốc. Một khuôn điện tử 3C cụ thể sử dụng mạch nước làm mát làm bằng thép không gỉ và đồng. Mạch này có độ dẫn nhiệt lớn hơn 2 đến 3 lần so với thép H13 thông thường và hiệu suất làm mát cao hơn 40%.
Tích hợp chức năng thoáng khí: Phương pháp bằng thép thoáng khí thứ ba - có thể tạo ra khẩu độ 0,04mm và cho phép không khí chảy theo mọi hướng, loại bỏ vấn đề khí bị kẹt trong khuôn. Bằng cách thêm một lớp xốp vào đáy của tấm sườn, một loại khí cụ thể - Hình thành được hỗ trợ làm giảm tốc độ co ngót bề mặt của các bộ phận đúc phun từ 8% xuống dưới 2%.
4. Tương lai của sự thích ứng thông minh sẽ đi từ "Trải nghiệm - được điều khiển" sang "Dữ liệu - điều khiển."
Sự cải thiện thông minh của các hệ thống làm mát đang được thúc đẩy bởi sự kết hợp của in 3D kim loại và công nghệ kỹ thuật số.
Tối ưu hóa các mô phỏng đã đóng - Vòng lặp: Phần mềm như Cimatron và MoldEx3D có thể được sử dụng để mô phỏng đường dẫn làm mát, có thể giúp bạn đoán nhiệt độ sẽ lan rộng và cải thiện thiết kế như thế nào. Sau khi mang các tệp khuôn từ Cimatron vào MoldEx3D, các kỹ sư đặc sản của B & J đã có thể giảm sự thay đổi nhiệt độ bằng 86% và cắt giảm số lượng thử nghiệm khuôn thông qua mô phỏng.
Điều khiển làm mát thích ứng: Hệ thống làm mát in 3D có thể kiểm tra nhiệt độ khuôn theo thời gian thực và thay đổi cài đặt làm mát khi cần thiết khi được sử dụng với công nghệ IoT. Một nhà sản xuất khuôn Đức đã cải thiện hiệu quả làm mát của các hệ thống trực tuyến bằng cách đặt các cảm biến vào mạch nước làm mát. Điều này đã cắt giảm thời gian ngừng hoạt động của thiết bị xuống 60%.
Khả năng lặp lại nhanh chóng: Trong giai đoạn phát triển sản phẩm mới, in 3D giúp tăng tốc độ tối ưu hóa vòng lặp- của "lặp lại thiết kế." Một công ty mới sản xuất các mô -đun pin cho xe điện đã sử dụng in 3D để chế tạo tấm làm mát và trải qua ba vòng thay đổi thiết kế trong ba ngày. Điều này làm cho hệ thống làm mát hiệu quả hơn 35%.