Wat zijn de gebruikelijke 3D-printprocessen voor metaal bij de productie van matrijzen?

一, Poederbedsmelttechnologie: dit betekent hoge precisie en een gecompliceerde structuur.
De poederbedsmelttechnologie maakt gebruik van hoge-energiestralen om metaalpoederlagen selectief te smelten. Het is nu het meest voorkomende type procedure dat wordt gebruikt bij het maken van mallen. Enkele voorbeelden van deze technologieën zijn onder meer selectief lasersmelten (SLM) en elektronenbundelsmelten (EBM).
1. SLM-technologie: een gamechanger-voor matrijskoelsystemen
SLM gebruikt krachtige laserstralen- om metaalpoeder laag voor laag te smelten. Hiermee kunnen metalen onderdelen worden gemaakt met een dichtheid van meer dan 99,9%. Het ontwerp van conforme koelkanalen is waar de fundamentele waarde ervan naar voren komt bij het maken van matrijzen. Bij boorprocedures worden traditionele koelkanalen voor mallen beperkt tot lineaire of eenvoudige zigzagpatronen, waardoor ze minder effectief zijn bij het koelen. SLM-technologie kan waterkanalen maken die niet recht zijn, zoals spiralen en dendrieten. Hierdoor is de koeling ruim 40% effectiever. Toen Huawei-telefoons bijvoorbeeld overstapten op een topologie-geoptimaliseerd kanaalontwerp voor de framemal, ging de tijd die nodig was om één stuk te maken van 120 seconden naar 75 seconden, en ging het rendement van 89% naar 98%.
2. EBM-technologie: de beste manier om mallen te maken voor hoge--legeringen
EBM-technologie maakt gebruik van een elektronenstraal om metaalpoeder in een vacuüm te smelten. De speciale voordelen zijn:
Aanpassingsvermogen van het materiaal: het werkt goed met actieve metalen zoals titaniumlegeringen en op nikkel-gebaseerde hoge- temperatuurlegeringen. Deze metalen worden vaak gebruikt in hoogwaardige matrijzen-, zoals die in de ruimtevaart- en automotoren.
Controle van restspanning: De scansnelheid van de elektronenbundel is vrij hoog, wat de hittestress en de kans op malvervorming aanzienlijk kan verminderen.
Hoe goed dingen zijn gemaakt: de energiedichtheid van een elektronenbundel is 3 tot 5 keer die van een laser, en de afdruksnelheid is 30% tot 50% sneller dan die van SLM.
De matrijzen van titaniumlegeringen voor vliegtuigmotoren van Platinum zijn gemaakt met behulp van EBM-technologie, die ingewikkelde aerodynamische kanalen toevoegt. Hierdoor gaan de mallen langer mee (van 8000 naar 25000 cycli) en zijn ze 42% lichter.
2. Technologie voor gerichte energiedepositie: een geweldige manier om grote mallen te repareren en dingen additief te maken
Technologie voor gerichte energiedepositie is goed voor het maken en bevestigen van grote mallen, omdat deze tegelijkertijd metaalpoeder of draad kan verplaatsen en smelten. Laser Near Net Shape (LENS) en Arc Additive Manufacturing (WAAM) zijn twee van de belangrijkste methoden.
1. LENS-technologie: een nieuwe manier om mallen van gradiëntmateriaal te maken
LENS-technologie maakt het mogelijk dat verschillende materialen soepel van de ene naar de andere kunnen overgaan door metaaldeeltjes te smelten en deze tegelijkertijd door een geconcentreerde laserstraal te bewegen. Deze technologie wordt gebruikt om spuitgietmatrijzen- te maken met functionele structuren in het matrijzen-proces:
Oppervlaktelaag: zeer sterk en zeer slijtvast. Om de mal beter bestand te maken tegen slijtage, wordt er gebruik gemaakt van een kobaltchroomlegering.
Kernlaag: gebruik van een aluminiumlegering die sterk is en een lage-dichtheid heeft om de mal lichter te maken en de hitte beter af te voeren.
Vergeleken met standaard homogene materialen zorgt deze gradiëntstructuur ervoor dat de mal 2 tot 3 keer langer meegaat en 15 tot 20% minder energie verbruikt.
2. WAAM-technologie: een kosteneffectieve-manier om grote mallen te maken
WAAM heeft de volgende kenmerken: het gebruikt een elektrische boog als warmtebron om metaaldraad te smelten.
Lage materiaalkosten: Metaaldraad kost slechts een-derde tot een-half zoveel als poedermaterialen.
Hoge sedimentatie-efficiëntie: elk uur kan 3 tot 5 kg metaal worden afgezet, wat voldoende is om enorme mallen te maken van een meter breed.
Sterk reparatievermogen: kan scheuren en slijtage repareren door materialen rechtstreeks op bestaande mallen af ​​te zetten.
Een bepaald autobedrijf gebruikte WAAM-technologie om een ​​mal te maken voor een motorcilinder van 2 ton. Hierdoor daalden de kosten van de reparatie met 68% vergeleken met het aanschaffen van een nieuwe mal en werd de tijd die nodig was om deze te repareren teruggebracht van 45 dagen naar 7 dagen.
3. Lijmspuittechnologie: een manier om mallen op kleine- schaal efficiënter te maken
De lijmspuittechnologie spuit lijm alleen daar waar dit nodig is om metaalpoederdeeltjes te hechten. Na ontvetten en sinteren worden er dichte metalen stukken van gemaakt. Deze technologie omzeilt de maatlimieten van de poederbedsmelttechnologie, waardoor het de beste oplossing is voor het maken van kleine mallen.
1. Voordelen in termen van technologie
Snelle productie: het is niet nodig om elke laag afzonderlijk te smelten en de printsnelheid is 5 tot 10 keer sneller dan bij SLM.
Hoog materiaalgebruik: Ongebonden poeder kan 100% van de tijd worden gerecycled, waardoor de materiaalkosten met 30% tot 40% worden verlaagd.
Veel geometrische vrijheid: kan mallen maken met gecompliceerde interne holtegeometrieën, inclusief kunststof spuitgietmatrijzen met conforme koeling.
2. Voorbeelden van gebruik
Een specifiek bedrijf in medische apparatuur maakt gebruik van lijmspuittechnologie om op maat gemaakte mallen te maken voor orthopedische implantaten. De kosten voor het maken van één mal zijn gedaald van 12.000 yuan naar 4.800 yuan, en de tijd die nodig is om een ​​mal te maken is gedaald van zes maanden naar 50 dagen. Deze technologie wordt ook vaak gebruikt op het gebied van sieradenmallen en elektronische precisiemallen. Het helpt de matrijzenbouw in de richting van meer flexibiliteit en maatwerk.
4. De toekomst van het maken van matrijzen is multi-procesintegratie.
Naarmate de technologie vordert, is één enkel proces niet langer voldoende om aan de uiteenlopende eisen van de matrijzenbouw te voldoen; Daarom is de samensmelting van verschillende processen een nieuw traject binnen de industrie geworden.
SLM+CNC-composietverwerking: Gebruik eerst SLM om de vormblanco te printen. Gebruik vervolgens CNC voor precisiebewerking, waarbij de snelheid van het gieten in evenwicht wordt gebracht met de nauwkeurigheid van het oppervlak.
Combinatie van LENS en warmtebehandeling: Tijdens het LENS-afzettingsproces wordt tegelijkertijd laserblussen uitgevoerd om de oppervlaktehardheid van de mal te verhogen tot meer dan 55HRC.
Lijmspuiten plus HIP-verdichting: Heet isostatisch persen (HIP) verwijdert de inwendige poriën in de met lijm bedekte delen. Hierdoor bedraagt ​​de matrijsdichtheid ruim 99,5%.