Các vật liệu in 3D kim loại thường được sử dụng để sản xuất khuôn mẫu là gì?

1. Thép khuôn: chìa khóa cho độ cứng cao và khả năng chống mài mòn
Thép khuôn là vật liệu chính được sử dụng trong in 3D kim loại để làm khuôn. Nó rất chắc chắn, có khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn, khiến nó trở thành lựa chọn tốt nhất cho các quy trình tạo hình nóng như đúc khuôn và ép phun. Sử dụng thép khuôn và công nghệ in 3D có thể tạo ra các kết cấu phức tạp mà các phương pháp truyền thống khó thực hiện được như:
Một khuôn cản xe cụ thể sử dụng kênh dẫn nước linh hoạt dạng xoắn ốc được làm bằng thép khuôn in 3D. Điều này làm giảm chênh lệch nhiệt độ giữa lõi và bề mặt từ 45 độ xuống 8 độ, giảm 30% thời gian làm mát và giảm tỷ lệ cong vênh của sản phẩm từ 8% xuống 0,5%.
Khuôn nhẹ: Khuôn dành cho thiết bị điện tử tiêu dùng đã được làm nhẹ hơn 42% trong khi vẫn chắc chắn. Điều này được thực hiện bằng cách tối ưu hóa hình dạng của khuôn. Đồng thời, giờ đây có nhiều chỗ hơn cho mạch nước làm mát và chu trình ép phun đã được cắt giảm 25%.
Sản xuất vòi phun nóng được tích hợp: Sự giãn nở và co lại do nhiệt có thể dễ dàng gây ra các khoảng trống và vết nứt trong các vòi phun nóng truyền thống vì chúng được tạo thành từ nhiều phần. 3Thép khuôn in D có thể giúp quá trình đúc vòi phun nóng hoạt động tốt hơn về tổng thể, giảm thiểu lỗi lắp ráp và giúp chất lượng của các sản phẩm đúc phun ổn định hơn.
2. Hợp kim titan: bước tiến gấp đôi về trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn
Vì bền, nhẹ và có khả năng chống ăn mòn nên hợp kim titan rất hữu ích trong-chế tạo khuôn mẫu cao cấp. Một số cách sử dụng phổ biến nhất cho nó là:
Khuôn hàng không vũ trụ: Khuôn dành cho cánh động cơ máy bay được làm bằng hợp kim titan in 3D-, có cấu trúc dạng lưới giúp hợp kim nhẹ và chắc chắn, đồng thời giúp hợp kim này có khả năng chịu được nhiệt độ cao lên tới 600 độ tốt hơn.
Khuôn cấy ghép y tế: Hợp kim titan là vật liệu tuyệt vời cho khuôn cấy ghép chỉnh hình vì nó tương thích sinh học. Khuôn khớp hông cá nhân hóa được chế tạo bằng in 3D có cấu trúc xốp giúp xương phát triển cùng nhau và giảm 40% thời gian hồi phục của bệnh nhân.
Tối ưu hóa kênh dòng chảy phức tạp: Khuôn mới cho bộ pin xe điện sử dụng công nghệ in 3D bằng hợp kim titan. Bên trong lõi khuôn, các kênh dòng chảy chéo được thiết kế để cải thiện hiệu suất dòng chảy của chất làm mát lên 50% và độ đồng đều nhiệt độ của bộ pin lên 20%.
3. Hợp kim nhôm: sự kết hợp tốt giữa nhẹ và dẫn nhiệt
Hợp kim nhôm là vật liệu tốt nhất để làm khuôn vì nó nhẹ, dẫn nhiệt tốt và có thể tái chế. Nó đạt được sự cân bằng tốt giữa chi phí và hiệu quả. Nó có thể được sử dụng trong các tình huống sau:
Khuôn linh kiện ô tô: Khuôn cho đầu xi-lanh của một động cơ nhất định được làm bằng hợp kim nhôm được in 3D. Cấu trúc mạng mô phỏng sinh học làm cho nó nhẹ hơn 28%. Đồng thời, tính dẫn nhiệt mạnh của hợp kim nhôm được sử dụng để giảm 15% thời gian làm mát và giảm 18% chi phí sản xuất một sản phẩm.
Khuôn hàng điện tử tiêu dùng: Khuôn khung trung tâm của một chiếc điện thoại thông minh nào đó được làm bằng hợp kim nhôm in 3D và có thành chỉ dày 0,3mm. Chu kỳ ép phun được cắt giảm từ 45 giây xuống còn 32 giây và năng suất sản phẩm tăng lên 99,2% khi kết hợp với đường thủy linh hoạt.
Xác minh khả năng lặp lại nhanh: Hợp kim nhôm là vật liệu tuyệt vời để chế tạo nguyên mẫu khuôn vì nó rẻ. Một công ty sản xuất thiết bị gia dụng đã sử dụng khuôn hợp kim nhôm in 3D{2}}để thử nghiệm sản phẩm của họ. Điều này giúp giảm thời gian sản xuất sản phẩm từ 8 tuần xuống còn 3 tuần và giảm 70% chi phí thay đổi thiết kế.
4. Hợp kim dựa trên niken{1}}: bảo vệ hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt
Hợp kim gốc niken-rất cần thiết trong quá trình sản xuất khuôn có thể chịu được nhiệt độ và áp suất cao vì chúng chống lại quá trình oxy hóa và ăn mòn. Nó thường được sử dụng cho:
Khuôn động cơ máy bay: Khuôn cánh tuabin cụ thể được làm bằng hợp kim niken-có thể xử lý nhiệt độ lên tới 1200 độ và áp suất lên tới 100MPa. Nó tồn tại lâu hơn gấp ba lần so với các khuôn thông thường và trọng lượng của nó đã giảm 22% nhờ thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết.
Khuôn bơm chính của năng lượng hạt nhân: Hợp kim làm từ niken-là vật liệu chính cho khuôn của thiết bị điện hạt nhân vì chúng có thể chịu được bức xạ. Bằng cách sử dụng công nghệ in 3D, khuôn cánh quạt cho máy bơm chính sử dụng năng lượng hạt nhân được chế tạo với các kênh dòng chảy phức tạp. Điều này giúp làm mát hiệu quả hơn 40% trong khi vẫn đáp ứng nhu cầu làm kín trong điều kiện rất khắc nghiệt.
Khuôn ấm đun nước phản ứng cụ thể sử dụng công nghệ in 3D hợp kim dựa trên niken-để giữ cấu trúc ổn định trong điều kiện ăn mòn. Chu kỳ bảo trì đã được kéo dài từ ba tháng một lần lên mười tám tháng một lần và tổng chi phí của vòng đời đã giảm 65%.
5. Hợp kim đồng: tận dụng tối đa khả năng dẫn nhiệt
Hợp kim đồng rất tốt để chế tạo các khuôn cần truyền nhiệt nhanh vì chúng có khả năng dẫn nhiệt và điện tốt. Một số nơi có thể sử dụng nó là:
Khuôn đóng gói chất bán dẫn được tạo thành từ hợp kim đồng in 3D. Hiệu suất làm mát được cải thiện 80% nhờ thiết kế kênh cấp micromet-. Điều này giúp giảm chu kỳ đóng gói từ 12 giây xuống còn 5 giây và tăng-công suất sản xuất một dây chuyền lên 140%.
Hợp kim đồng có tính dẫn nhiệt cao nên có thể truyền nhiệt nhanh chóng và giữ cho phôi không bị cong vênh. Bằng cách in 3D các kênh dòng hợp kim đồng, khuôn hàn cho mô-đun ắc quy xe năng lượng mới đã nâng hiệu suất hàn từ 92% lên 98,5%.
Khuôn trao đổi nhiệt vi mô: Khuôn mô-đun tản nhiệt cho một trạm gốc 5G nhất định sử dụng công nghệ in 3D bằng hợp kim đồng để tạo ra cấu trúc chính xác, với độ dày thành 0,1mm và đường kính kênh 0,3mm. Hiệu quả tản nhiệt cao gấp ba lần so với thiết kế thông thường.