Hoe kan metaal 3D-printen het productieprobleem van complexe matrijsstructuren oplossen?

1, Een flexibel koelwatercircuit dat het grootste probleem bij spuitgieten oplost
De productiesnelheid en de kwaliteit van de producten zijn afhankelijk van hoe goed de spuitgietmatrijzen afkoelen. In traditionele mallen worden koelwaterkanalen met rechte gaten gebruikt. Deze kanalen zijn moeilijk te plakken op gecompliceerde holteoppervlakken, wat te veel lokale temperatuurvariaties en productfouten zoals kromtrekken en krimpmarkeringen veroorzaakt. Met behulp van topologische optimalisatiemethoden kan 3D-printen met metaal een conformeel koelwaterkanaal creëren dat perfect past bij de vorm van het product. Hierdoor kun je precies de temperatuur regelen waar warmte wordt gemaakt en waar wordt gekoeld.
De koeltijd voor de mal van de autodeurhandgreep ging bijvoorbeeld van 18 seconden naar 12 seconden na gebruik van een 3D-geprinte conforme waterweg. De productie-efficiëntie steeg met 33% en de vervorming van het product daalde van 0,8 mm naar 0,2 mm. Het slagingspercentage steeg van 92% naar 98,5%. Belangrijker nog is dat dit concept voorbijgaat aan de fysieke beperkingen van bestaande methoden - binnen een 0,5 mm dikke malkernwand kan een spiraalvormig koelkanaal met een diameter van 2 mm worden gemaakt om een ​​drie-dimensionaal koelnetwerk te bouwen. De conforme waterweg op de schaalmatrijs voor huishoudelijke apparaten, gedrukt door de iSLM420-apparatuur van Zhongrui Technology, verlengt de levensduur van de mal met 40% en vermindert het aantal scheuren veroorzaakt door hittevermoeidheid met 75%.
2, Innovatie in roosterstructuur: mallen lichter maken en verschillende functies combineren
Op het gebied van spuitgietmatrijzen is de thermische vermoeidheid van legeringen met hoge- temperaturen een belangrijke reden waarom ze niet zo lang meegaan als ze zouden kunnen. Metaal 3D-printen maakt gebruik van biomimetische roosterstructuren om dingen lichter te maken, de warmtegeleidingsroutes te verbeteren en dingen sterk te houden. De spuitgietmatrijs voor een specifiek vliegtuigmotorblad maakte gebruik van een TPMS-roosterontwerp (Three Period Minimally Curved Surface). Hierdoor werd het gewicht van de vormkern met 35% verminderd en werd de veerkracht tegen thermische schokken verdubbeld. De continue productiecyclus werd verlengd van 5000 naar 12000 matrijzen.
Dit structurele voordeel is vooral belangrijk bij het maken van onderdelen voor isolatie. De isolatiemesonen in standaard hotrunnersystemen zijn massief, maar 3D-printen kan holle zeshoekige roostermesonen maken die 60% efficiënter zijn in het voorkomen dat de warmte van de splitterplaat naar de mal beweegt. Dit ontwerp verkort de spuitgietcyclus met 22% en de hoeveelheid energie die wordt gebruikt bij matrijzen voor medische verbruiksartikelen met 18%.
3, Microporeus uitlaatsysteem: oplossing voor de industriële uitdaging van opgesloten gastekorten
Als het gas in de vormholte bij het spuitgieten niet snel genoeg kan worden vrijgegeven, kan dit problemen veroorzaken zoals gasstromen en verbranding op het oppervlak van het product. Er zijn twee belangrijke problemen met traditionele ademende stalen inzetstukken: ten eerste kunnen ze de lucht slechts in één richting laten stromen, en ten tweede heeft de neiging zich spanning op te bouwen op het punt waar het ademende gebied het dichte gebied ontmoet. 3D-printen met metaal overschrijdt deze grenzen en kan poreuze objecten genereren met multi-directioneel ademend vermogen.
De derde generatie ademende staalmethode van Laser Luminescentie- verbetert de laserscanbenadering om een ​​dichte, ademende laag op het oppervlak van de mal te creëren met een poriegrootte van 0,04 mm. Tegelijkertijd bouwt het een drie-dimensionaal verbonden poriënnetwerk in de mal. Bij de toepassing van mallen voor autodashboards reduceert dit concept het percentage ingesloten gasdefecten van 15% naar 0,3%, zonder dat er extra uitlaatpoorten nodig zijn, waardoor de constructie van de mal wordt vereenvoudigd. Belangrijker nog is dat 3D-printen ervoor kan zorgen dat ademende onderdelen en vormlichamen samenwerken, wat betekent dat er geen kans is op lekkende naden zoals bij traditionele inlegprocedures het geval is.
4, Geïntegreerde productie van complexe onderdelen: verandering van de waardeketen van matrijsverwerking
Bij de traditionele matrijzenbouw wordt gebruik gemaakt van de techniek ‘afzonderlijke bewerking + montage’. Dit betekent dat belangrijke onderdelen zoals hete mondstukken, schuine toppen en vormkernkussens verschillende stappen moeten doorlopen. Metaal 3D-printen geeft deze ingewikkelde elementen in één keer vorm, gebruikmakend van het idee van 'geïntegreerde productie'. Het hot-nozzle-systeem van de framemal van een bepaald merk mobiele telefoon heeft bijvoorbeeld twaalf onderdelen nodig om op de gebruikelijke manier in elkaar te worden gezet. Met 3D-printen kunt u een volledig heet mondstuk maken met een geïntegreerd stromingskanaal en een installatiegroef voor het verwarmingselement. De montagetijd wordt teruggebracht van 8 uur naar 0,5 uur, en het probleem van breuk veroorzaakt door thermische uitzetting en krimp wordt volledig opgelost door het aantal naden te verminderen.
Deze verandering is het meest merkbaar bij het maken van stukken met dunne wanden. Het VoxelDance Engineering-simulatieprogramma, ontwikkeld door de Manga-methode, heeft met succes het printvervormingsprobleem van 316L roestvrij stalen dun-wandige onderdelen (wanddikte 0,3 mm) opgelost met de "scanning vervormingscompensatie"-methode. Deze methode maakt onderdelen voor autogrille-mallen nauwkeuriger, gaande van ± 0,5 mm tot ± 0,08 mm. Het verkort ook de onderzoeks- en ontwikkelingstijd met 60% en verbetert het materiaalgebruik met 45%.
5, Technologische integratie: het opzetten van een nieuw paradigma voor de productie van matrijzen
Metaal 3D-printen bestaat niet op zichzelf, maar is nauw verweven met technologieën als simulatieanalyse en intelligente detectie. De machines van Zhongrui Technology hebben een meer-laags geoptimaliseerd windveldsysteem dat het temperatuurveld van het poederbed in realtime in de gaten kan houden. Het kan ook automatisch de laserinstellingen wijzigen om thermische spanning te compenseren en een dichtheid van 99,95% te bereiken voor grote mallen (zoals autobumpermallen van 1,2 m x 0,8 m). Met behulp van stromingsanalysetools kunnen ontwerpers de opstelling van de koelwaterkanalen verbeteren tijdens het modelleringsproces, wat een gesloten-lus-iteratie is van 'ontwerpsimulatieprinten'.
Wat betreft het opnieuw opbouwen van kostenmodellen heeft 3D-printen unieke voordelen opgeleverd. Het maken van matrijzen voor 1.000 stuks kost bijvoorbeeld 280.000 yuan met traditionele methoden (180.000 yuan voor matrijsontwikkeling), maar de 3D-printoplossing kost 20% meer per stuk, maar heeft geen matrijsontwikkelingskosten, waardoor de totale kosten op 220.000 yuan komen. Wanneer de iteratiesnelheid van het product de standaard terugverdientijd van de mal overschrijdt (doorgaans 12-18 maanden), wordt de economie van 3D-printen duidelijker.