Wat zijn de meest gebruikte metalen 3D-printmaterialen voor de productie van matrijzen?

1. Matrijsstaal: de sleutel tot hoge hardheid en slijtvastheid
Vormstaal is het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt bij het 3D-printen van metaal voor het maken van mallen. Het is zeer robuust, slijtvast en bestand tegen corrosie, waardoor het de beste keuze is voor warmvervormingsprocedures zoals spuit-gieten en spuitgieten. Met behulp van gietstaal en 3D-printtechnologie is het mogelijk ingewikkelde structuren te maken die met traditionele methoden moeilijk te maken zijn, zoals:
Een specifieke bumpermal voor een voertuig maakt gebruik van een spiraalvormig flexibel waterkanaal gemaakt van 3D-geprint vormstaal. Dit verlaagt het temperatuurverschil tussen de kern en het oppervlak van 45 graden naar 8 graden, verkort de koeltijd met 30% en verlaagt de kromtrekkingssnelheid van het product van 8% naar 0,5%.
Lichtgewicht mal: Een mal voor consumentenelektronica is 42% lichter gemaakt en toch sterk. Dit gebeurde door de vorm van de mal te optimaliseren. Tegelijkertijd is er nu meer ruimte voor het koelwatercircuit en is de spuitgietcyclus met 25% teruggebracht.
Geïntegreerde productie van hete mondstukken: Thermische uitzetting en krimp kunnen gemakkelijk gaten en scheuren veroorzaken in traditionele hete mondstukken, omdat ze uit veel secties bestaan.. 3D-drukgietstaal kan ervoor zorgen dat het vormen met hete mondstukken in het algemeen beter werkt, het aantal montagefouten vermindert en de kwaliteit van spuitgegoten artikelen stabieler maakt.
2. Titaniumlegering: een dubbele vooruitgang in lichtgewicht en corrosiebestendig
Omdat ze sterk, licht en corrosiebestendig zijn, zijn titaniumlegeringen zeer nuttig bij het maken van hoogwaardige- matrijzen. Enkele van de meest voorkomende toepassingen ervan zijn:
Luchtvaartmatrijs: Een mal voor het blad van een vliegtuigmotor is samengesteld uit een 3D-geprinte titaniumlegering, die een roosterstructuur heeft die hem lichtgewicht en sterk maakt en tegelijkertijd beter bestand maakt tegen hoge temperaturen tot 600 graden.
Medische implantaatmallen: Titaniumlegering is een geweldig materiaal voor orthopedische implantaatmallen, omdat het biocompatibel is. Een gepersonaliseerde heupgewrichtmal gemaakt met 3D-printen heeft een poreuze structuur die botten helpt samengroeien en de hersteltijd van de patiënt met 40% verkort.
Een complex stroomkanaal optimaliseren: een nieuwe mal voor een accupakket voor een elektrisch voertuig maakt gebruik van 3D-printtechnologie van titaniumlegeringen. In de kern van de mal zijn dwarsstroomkanalen ontworpen om de stroomefficiëntie van het koelmiddel met 50% en de temperatuuruniformiteit van het batterijpakket met 20% te verbeteren.
3. Aluminiumlegering: een goede mix van lichtheid en warmtegeleiding
Aluminiumlegering is het beste materiaal voor het maken van mallen, omdat het licht is, de warmte goed geleidt en gerecycled kan worden. Er wordt een goed evenwicht gevonden tussen kosten en efficiëntie. Het kan worden gebruikt in de volgende situaties:
Matrijs voor auto-onderdelen: De mal voor de cilinderkop van een bepaalde motor is samengesteld uit een aluminiumlegering die in 3D is geprint. De biomimetische roosterstructuur maakt het 28% lichter. Tegelijkertijd wordt de sterke thermische geleidbaarheid van aluminiumlegeringen gebruikt om de koeltijd met 15% te verkorten en de kosten voor het maken van één stuk met 18%.
Mal voor elektronische consumptiegoederen: De middelste framemal voor een bepaalde smartphone is gemaakt met 3D-printen van een aluminiumlegering en heeft wanden die slechts 0,3 mm dik zijn. De spuitgietcyclus wordt teruggebracht van 45 seconden naar 32 seconden en de productopbrengst stijgt tot 99,2% in combinatie met een flexibele waterweg.
Verificatie van snelle iteratie: Aluminiumlegering is een geweldig materiaal voor het maken van matrijsprototypes, omdat het goedkoop is. Een bedrijf dat huishoudelijke apparaten maakt, gebruikte 3D-geprinte mallen van aluminiumlegeringen om hun producten te testen. Hierdoor werd de tijd die nodig was om het product te vervaardigen teruggebracht van 8 weken naar 3 weken en werden de kosten voor het wijzigen van het ontwerp met 70% verlaagd.
4. Legeringen op basis van nikkel-: beschermers van prestaties onder zware omstandigheden
Legeringen op basis van nikkel- zijn essentieel bij de productie van mallen die bestand zijn tegen hoge temperaturen en druk, omdat ze bestand zijn tegen oxidatie en corrosie. Het wordt vaak gebruikt voor:
Vorm voor vliegtuigmotoren: een specifieke vorm voor turbinebladen is gemaakt van een legering op nikkel-basis die temperaturen tot 1200 graden en drukken tot 100 MPa aankan. Het gaat drie keer langer mee dan gewone mallen en het gewicht is met 22% verminderd dankzij een topologisch optimalisatieontwerp.
Hoofdpompmatrijs voor kernenergie: legeringen op basis van nikkel- zijn het belangrijkste materiaal voor matrijzen voor kernenergieapparatuur, omdat ze bestand zijn tegen straling. Met behulp van 3D-printen werd de waaiermal voor een kernenergiehoofdpomp gemaakt met ingewikkelde stromingskanalen. Dit maakte de koeling 40% effectiever en voldeed nog steeds aan de afdichtingsbehoeften onder zeer zware omstandigheden.
Een specifieke reactieketelvorm maakt gebruik van 3D-printtechnologie op basis van nikkel-legeringen om de structuur stabiel te houden onder corrosieve omstandigheden. De onderhoudscyclus is verlengd van elke drie maanden naar elke achttien maanden, en de totale kosten van de levenscyclus zijn met 65% gedaald.
5. Koperlegering: optimaal gebruik maken van de warmtegeleiding
Koperlegeringen zijn ideaal voor het maken van mallen die snel warmte moeten overbrengen, omdat ze goed zijn in het geleiden van warmte en elektriciteit. Enkele plaatsen waar het gebruikt kan worden zijn:
Een halfgeleiderverpakkingsmal wordt gevormd uit een 3D-geprinte koperlegering. De koelefficiëntie wordt met 80% verbeterd door het kanaalontwerp op micrometer-niveau. Hierdoor wordt de verpakkingscyclus teruggebracht van 12 seconden naar 5 seconden en wordt de productiecapaciteit van één-lijn met 140% verhoogd.
Koperlegering heeft een hoge thermische geleidbaarheid, wat betekent dat het de laswarmte snel kan verspreiden en kan voorkomen dat het werkstuk kromtrekt. Door 3D-printen van stromingskanalen van koperlegeringen heeft een lasmal voor een nieuwe batterijmodule voor een energievoertuig het lasrendement verhoogd van 92% naar 98,5%.
Micro-warmtewisselaarmal: de mal voor de warmtedissipatiemodule voor een bepaald 5G-basisstation maakt gebruik van 3D-printtechnologie van koperlegeringen om een ​​structuur te maken die precies goed is, met een wanddikte van 0,1 mm en een kanaaldiameter van 0,3 mm. De effectiviteit van de warmteafvoer is drie keer hoger dan die van typische ontwerpen.