Nguyên tắc cơ bản của in 3D kim loại trong sản xuất nấm mốc là gì?

1. Nguyên tắc kỹ thuật: Thay đổi mô hình kỹ thuật số thành các đối tượng kim loại
Ý tưởng chính đằng sau in 3D kim loại là "điều khiển kỹ thuật số phân lớp và xếp chồng." Các quy trình chính trong quá trình này bao gồm xử lý mô hình, trải bột, nóng chảy năng lượng và liên kết giữa các lớp. Ví dụ, công nghệ tan chảy chọn lọc laser phổ biến (SLM):
Cắt bỏ các mô hình 3D và thiết kế đường dẫn thiết kế
Sau khi sử dụng phần mềm CAD để tạo mô hình 3D của khuôn, nó cần được chuyển vào phần mềm cắt để xử lý phân lớp để tạo dữ liệu mặt cắt 2D Cross - dày từ 20 đến 50 micron. Thuật toán lập kế hoạch tuyến sử dụng cấu hình cắt chéo - để tạo đường dẫn quét laser và điều chỉnh tốc độ chồng chéo của nhóm tan chảy để tránh tích lũy căng thẳng giữa các lớp. Ví dụ, trong khi chế tạo khuôn phun với các kênh làm mát phù hợp, thuật toán sẽ quản lý cẩn thận thứ tự trong đó kênh xoắn ốc được quét để đảm bảo chất làm mát chảy trơn tru.
Sự tan chảy của giường bột và sự tích tụ của các lớp
Thiết bị đặt một lớp phủ bột kim loại (hợp kim titan, hợp kim nhôm hoặc thép khuôn) bên trong buồng đúc. Chùm tia laser sau đó làm tan chảy bột dọc theo một đường dẫn để tạo ra một vũng kim loại nóng chảy. Sau khi hồ bơi tan chảy và hóa rắn nhanh chóng, nền tảng hình thành được hạ xuống bởi độ dày một lớp. Chu kỳ phân phối bột, nóng chảy và hóa rắn nó được tiếp tục cho đến khi một khuôn kim loại có mật độ 99,9% được thực hiện. Phương pháp này không cần khuôn hoặc đồ đạc, và nó có thể tạo ra các cấu trúc khoang bên trong phức tạp trực tiếp, như DIE - khuôn đúc với các xương sườn gia cố tổ ong.
Kiểm soát hợp tác trong lĩnh vực của Multi - Vật lý
Trong quá trình in, các đặc điểm bao gồm nhiệt độ của bể tan, lượng oxy trong không khí và khả năng lưu lượng của bột phải được theo dõi trong thời gian thực. Ví dụ, Yunyao Shenwei đã đóng - hệ thống điều khiển vòng lặp sử dụng một hình ảnh nhiệt hồng ngoại để chụp hình dạng của bể nóng chảy, tự động thay đổi công suất laser (200. Một số công ty sử dụng công nghệ laser xanh để cải thiện hiệu quả khớp nối năng lượng và khắc phục các lỗ hổng hợp nhất một phần trong các vật liệu phản ánh rất nhiều ánh sáng, như đồng.
2. Cạnh công nghệ: Giải quyết ba vấn đề lớn nhất với việc tạo khuôn truyền thống
Bằng cách thay đổi cách mọi thứ được tạo ra, in 3D kim loại bổ sung ba giá trị mới cho ngành công nghiệp khuôn:
Một sự cải thiện lớn trong tự do thiết kế
Bản chất "xử lý tuyến tính" của việc khoan, phay và các quy trình khác khiến bạn khó có thể tạo khuôn theo cách truyền thống. Các kênh làm mát thường được thực hiện dưới dạng các đường thẳng hoặc polylines đơn giản. Điều này có nghĩa là các bộ phận đúc phun không làm mát đều (chênh lệch nhiệt độ có thể hơn 30 độ) . 3 d in có thể tạo ra các kênh làm mát phù hợp có thể được thiết kế như xoắn ốc, đuôi gai hoặc tĩnh mạch lá sinh học để phù hợp với hình học của buồng khuôn. Audi đã sử dụng kỹ thuật này để làm cho khuôn - đúc đúc mát nhanh hơn 40%, rút ​​ngắn chu kỳ ép phun xuống 35% và giảm tỷ lệ phế liệu từ 8% xuống 1,2%.
Nhanh gấp đôi và giá rẻ gấp đôi để làm
Ví dụ, một khuôn phun bội ô ô tô: Phải mất 6 tuần để gia công CNC truyền thống để tạo ra một điện cực, thực hiện gia công phóng điện và các bước khác. Chỉ mất 72 giờ cho in 3D và tỷ lệ sử dụng vật liệu đã tăng từ 25% đến 95%. Đối với các khuôn mẫu nhỏ tùy chỉnh, các trường hợp như vậy đối với thiết bị y tế, in 3D có giá ít hơn 60% mỗi mảnh so với các phương pháp truyền thống. Điều này làm cho nó lý tưởng cho việc xác nhận nguyên mẫu và giai đoạn sản xuất thử nghiệm.
Tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu và cấu trúc
Sự hóa rắn nhanh của in 3D (tốc độ làm mát lên đến 10 ^ 6 độ /s) có thể tạo ra một cấu trúc hạt mịn khiến khuôn khó khăn và có khả năng chống mòn hơn nhiều. Ví dụ, thép khuôn H13 được làm bằng công nghệ SLM có tuổi thọ mỏi nhiệt dài hơn 2,3 lần so với các bộ phận giả mạo. Điều này làm cho nó tốt cho các tình huống đúc - với tải trọng nặng. Ngoài ra, kỹ thuật in vật liệu gradient có thể đặt cao - lớp phủ cứng (như WC Co) trên bề mặt khuôn trong khi giữ cho lõi khó khăn, điều đó có nghĩa là "một vật liệu cho nhiều mục đích sử dụng."
3. Các trường hợp sử dụng phổ biến bao gồm làm mát phù hợp và tích hợp chức năng.
In 3D kim loại đã tạo ra một tác động lớn đến nhiều lĩnh vực chế tạo khuôn, tạo ra các giải pháp độc đáo:
Nấm phun: sử dụng lớn kênh nước làm mát phù hợp
Trong các khuôn vỏ thiết bị gia dụng lớn, 3D - Đường thủy được in có thể cắt giảm thời gian làm mát từ 45 giây xuống còn 28 giây và loại bỏ các lỗ hổng hàn. Một công ty đã sản xuất một kênh sinh học cho khuôn bảng điều hòa không khí có độ phẳng bề mặt là 0,02mm, có cùng mức với gương.
Khuôn đúc chết: Một thiết kế với buồng phức tạp và trọng lượng nhẹ
Để tạo các khoang bên trong phức tạp bằng cách sử dụng khuôn truyền thống -, bạn phải kết hợp một số phần. Sử dụng in 3D, bạn có thể tạo khuôn với các lỗ giao nhau và mỏng - sườn có tường cùng một lúc. Chẳng hạn, hộp pin năng lượng mới Die - Casting khuôn sử dụng thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết để giảm trọng lượng 42%. Tuổi thọ nấm mốc cũng được kéo dài từ 50.000 lần lên 120.000 lần với các kênh in 3D.
M khuôn lốp cao su: tạo ra các khối mô hình với độ chính xác lớn
Trước đây, thật khó để tạo ra các mẫu lốp với độ chính xác của micromet -, giống như kênh thoát nước lốp mưa chỉ rộng 1,5mm. Sử dụng điều khiển laser chính xác - chính xác, in 3D có thể tạo khuôn mẫu khối mẫu trực tiếp, tránh biến dạng mẫu có thể xảy ra với gia công phóng điện. Độ chính xác định vị mẫu lặp đi lặp lại của khuôn lốp xe F1 được thực hiện bởi một công ty nhất định là ± 0,01mm, đó là những gì Liên đoàn ô tô quốc tế yêu cầu.
4. Xu hướng công nghiệp: Từ những đột phá trong công nghệ đến những thay đổi trong môi trường
In 3D kim loại đang thay đổi trong ngành khuôn mẫu từ "thay thế điểm đơn" sang "đổi mới hệ thống":
Một bước tiến lớn trong công nghệ in vật liệu đa -
Ngay bây giờ, in các vật liệu composite như nhôm đồng và gốm thép vẫn là một vấn đề trong kinh doanh. Tuy nhiên, các công nghệ mới như Laser xanh và cộng tác đa chùm đã làm cho một số vật liệu tương thích với nhau. Ví dụ, một công ty đã đưa ra một kỹ thuật in bimetallic bằng thép đồng sử dụng liên kết luyện kim giao diện để tìm ra sự thỏa hiệp giữa độ dẫn nhiệt và cường độ. Cách tiếp cận này tốt cho các khuôn cho chất lỏng - Bộ tản nhiệt được làm mát.
Chế độ sản xuất hỗn hợp phụ gia
Phương pháp sản xuất lai kết hợp gia công độ chính xác của CNC đã phổ biến. Chẳng hạn, đường thủy phù hợp được thực hiện đầu tiên bằng cách sử dụng in 3D và sau đó khoang được cải thiện bằng cách sử dụng năm - Trung tâm gia công trục. Điều này tận dụng lợi ích thiết kế của in 3D và đảm bảo rằng chất lượng bề mặt của khuôn là tốt (RA nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 μm).
Xây dựng một hệ thống thông minh và thống nhất
Các công ty ở Mỹ đang làm việc để tạo ra các tiêu chuẩn cho khuôn in 3D kim loại. Các tiêu chuẩn này bao gồm các phẩm chất của bột (tính hình cầu lớn hơn hoặc bằng 90%, hàm lượng oxy <0,05%), khả năng tìm thấy các khiếm khuyết (độ xốp của CT scan nhỏ hơn hoặc bằng 0,5%) và tiêu chí cho điều trị sau - Các thuật toán AI cũng đã được sử dụng để cải thiện các con đường in cùng một lúc. Thông qua trí thông minh máy, một nền tảng đã làm cho các cấu trúc hỗ trợ nhẹ hơn 30% và in hiệu quả hơn 25%.