چگونه می توان از پرینت سه بعدی فلزی برای تعمیر قالب استفاده کرد؟

1. پیشرفت فناوری: رفتن از "تعمیر جزئی" به "مدیریت چرخه عمر کامل"
پرینت سه بعدی فلزی برای تعمیر قالب فراتر از محدودیت های روش های سنتی کاهشی رفته است. اکنون یک راه حل کامل ارائه می دهد که شامل «تشخیص آسیب، طراحی هوشمند، تعمیر دقیق و ارتقاء عملکرد» است.
پیدا کردن آسیب و مدل سازی آن به عقب
با استفاده از سی تی اسکن صنعتی یا فناوری های اندازه گیری سه بعدی لیزری، می توانید بلافاصله داده های سه بعدی از ناحیه آسیب دیده قالب را دریافت کنید. سپس از الگوریتم های هوش مصنوعی می توان برای بررسی ویژگی های مهم مانند جهت ترک و عمق سایش استفاده کرد. به عنوان مثال، در یک پروژه برای تعمیر تیغه موتور هواپیما، از یک آشکارساز اولتراسونیک برای یافتن عیوب داخل تیغه استفاده شد و از نرم افزار مهندسی معکوس برای ساخت مدل آسیبی استفاده شد که مرزهای تعمیر دقیق را برای چاپ سه بعدی نشان می داد.
انطباق مواد و بهبود عملکرد
چاپ سه‌بعدی می‌تواند مواد لایه تعمیری را بسازد که دارای طراحی گرادیان برای بسترهای مختلف قالب مانند فولاد H13، فولاد پیری مارتنزیتی و آلیاژهای مس هستند. به عنوان مثال، هنگام تثبیت مخروط‌های انحرافی در قالب‌های ریخته‌گری قالب، پودر آلیاژ پایه نیکل{4} برای چاپ لایه کار استفاده می‌شود. این لایه دارای چقرمگی ضربه 22J و سختی 48-50HRC پس از عملیات حرارتی است. لایه تعمیری همچنین با تغییر قدرت لیزر و سرعت اسکن یک پیوند متالورژیکی با بستر ایجاد می کند. این باعث می شود گرادیان سختی به طور طبیعی تغییر کند، که از ترک های بعدی ناشی از تمرکز تنش جلوگیری می کند.
تعمیر سازه های منسجم به طور کلی
چاپ سه بعدی یک مدار آب خنک کننده منسجم می تواند مشکل پیچیده انسداد کانال جریان را که رفع آن با روش های معمول تعمیر سخت است، برطرف کند. فناوری ذوب انتخابی لیزری (SLM) برای چاپ کانال های خنک کننده مارپیچی بر روی قالب سپر خودرو که نیاز به تعمیر داشت استفاده شد. این باعث می شود دمای قالب تا 40 درصد یکنواخت تر شود، زمان خنک شدن آن 30 درصد کاهش یابد و طول عمر قالب تعمیر شده نسبت به قالب اصلی دو برابر شود.
2. نوآوری در فرآیند: تغییر از "تعمیر تک" به "ارتقای عملکردی"
فناوری پرینت سه بعدی فلزی نه تنها می تواند قالب ها را به شکل اولیه خود بازگرداند، بلکه می تواند با تغییر ساختار آنها را بهتر کار کند. این باعث می شود قالب ها از "مواد مصرفی" به "دارایی های هوشمند" تبدیل شوند.
طراحی سبک و بهینه سازی توپولوژی
نرم افزار شبیه سازی برای بهینه سازی توپولوژی صفحات تقویت کننده قالب با خلاص شدن از شر مواد غیر ضروری و در عین حال حفظ استحکام سازه استفاده می شود. یک ساختار شبکه شش ضلعی به جای صفحات دنده جامد برای تعمیر یک قالب پوسته لوازم خانگی خاص استفاده شد. این کار وزن را تا 60 درصد کاهش می دهد در حالی که استحکام را حفظ می کند، انتقال حرارت را از صفحه شکاف به قالب کاهش می دهد و مصرف انرژی سیستم دونده داغ را تا 15 درصد کاهش می دهد.
ادغام بسیاری از لایه های قابل تنفس متخلخل
یک لایه متخلخل و قابل تنفس به پایین هسته قالب اضافه کنید و از یک میله تهویه برای قالب‌گیری{0}}به کمک گاز استفاده کنید. با این کار خطوط انقباض سطحی روی اجسام قالب گیری تزریقی خلاص می شود. یک ساختار تنفسی با تخلخل 30 درصد با استفاده از چاپ سه بعدی به هسته قالب یک قالب پوسته تلفن همراه اضافه شد. این امر سطح محصول را تا 2 سطح صاف تر کرد و راندمان تولید را تا 25 درصد افزایش داد.
تغییر سطح فرامواد
استفاده از قابلیت‌های لایه-به‌واسطه- لایه‌بندی چاپ سه بعدی برای ساختن پوشش‌های ساختاری میکرو-روی سطوح قالب‌ها. به عنوان مثال، چاپ ساختارهایی که شبیه برگ های نیلوفر آبی روی سطح سوراخ های قالب پلاستیکی هستند، برداشتن قالب را تا 40 درصد آسان تر می کند و استفاده از فناوری روکش لیزری برای اعمال پوشش های کاربید تنگستن، سطح را سه برابر بیشتر از روش های معمولی آبکاری کروم در برابر سایش مقاوم می کند.
3. تمرین صنعت: از "تأیید سنجی موردی" تا "کاربرد مقیاس"
صنعت تولید جهانی به سرعت در حال استفاده از فناوری چاپ سه بعدی فلزی برای تعمیر قالب و راه‌حل‌هایی است که در بسیاری از زمینه‌ها از جمله هوافضا، خودرو، الکترونیک و غیره کار می‌کنند.
حوزه هوافضا
بوئینگ از ذوب انتخابی پرتو الکترونی (EBDM) برای تعمیر پره های توربین در هواپیماها استفاده می کند. هنگامی که پودر آلیاژ تیتانیوم با پرتو الکترونی در خلاء ذوب می شود، می توان آن را با دقت 0.01 میلی متر تعمیر کرد. دوره تعمیر از 6 هفته به 72 ساعت کاهش می یابد و استحکام باند بین لایه تعمیر و زیرلایه 98٪ نسبت به ماده پایه است.
فولکس واگن از فناوری لیزر نزدیک به شبکه (LENS) برای تعمیر قالب‌های ریخته‌گری{0} در صنعت تولید خودرو استفاده می‌کند. با استفاده از تغذیه سنکرون پودر و روکش لیزری، روکش فولاد پیر مارتنزیتی به ضخامت 2 میلی متر بر روی سطح قالب ساخته می شود. این پوشش 52HRC قوی است و می تواند 100000 چرخه تزریق را بدون ترک انجام دهد. هزینه تعمیرات 40 درصد کمتر از فناوری پاشش قوس الکتریکی معمولی است.
در دنیای تولید الکترونیک، TSMC از فناوری نانو ذرات اسپری فلزی (NPJ) برای تعمیر قالب های بسته بندی نیمه هادی استفاده کرده است. تعمیر کانال در مقیاس میکرو با پاشیدن یک مایع با نانوذرات مس و پخت{1}در دمای پایین امکان پذیر است. قالب ترمیم شده می تواند بازده بسته بندی تراشه را از 92% به 99.5% افزایش دهد و زمان از کار افتادن دستگاه ناشی از نشت مایع خنک کننده را کاهش دهد.