چگونه از طریق پرینت سه بعدی فلزی به قالب های پیچیده کانال خنک کننده دست یابیم؟

一، محدودیت های کانال های خنک کننده معمولی: محدودیت های دوگانه بازده و کیفیت
برای ساخت کانال های خنک کننده قالب کلاسیک از فناوری حفاری متقاطع استفاده می شود و معیارهای طراحی با مستقیم بودن مسیر ماشین کاری محدود می شود. به عنوان مثال، سطح جداسازی قالب سپر خودرو باید سوراخ شود تا فضایی برای مدار آب خنک کننده فراهم شود. با این حال، حفظ فاصله بین مدار آب و سطح حفره قالب دشوار است، که منجر به تغییرات زیادی در عملکرد خنک کننده می شود. طبق داده‌های صنعت، قالب‌های معمولی فقط 30 تا 50 درصد از زمانی را که باید خنک کنند، و خنک‌سازی می‌تواند تا 70 درصد زمان لازم برای ساخت یک قالب را بگیرد. حدود 40 درصد از نرخ ضایعات محصول به طور مستقیم ناشی از خنک سازی ناهموار است.
همچنین، ساخت قالب های پیچیده شامل پردازش بلوک و اتصال است که نه تنها احتمال اشتباه در هنگام مونتاژ را افزایش می دهد، بلکه عمر قالب را نیز کوتاه می کند. به عنوان مثال، یک قالب برای یک قطعه ماشین باید زیاد تعمیر می شد زیرا مدار آب خنک کننده مدام مسدود می شد. هزینه نگهداری از آن بیش از 2 میلیون یوان در سال است. این مشکلات نشان می‌دهند که چگونه کار معمولی همیشه بهترین راه برای ساخت قالب‌های-بالا نیست.
2، یک گام بزرگ رو به جلو در فناوری چاپ سه بعدی فلزی: چاپ سه بعدی فلزی با استفاده از روش هایی مانند ذوب لیزری انتخابی (SLM) و ذوب پرتو الکترونی (EBM) "طراحی رایگان" و "قالب گیری یکپارچه" کانال های خنک کننده را ممکن می کند. سه مورد زیر مزایای اصلی آن را نشان می دهد:
1. درجات آزادی هندسی: رودخانه ای نامنظم که متناسب با حفره قالب است
طراحی کانال خنک کننده منسجم محدودیت های هندسی حفاری استاندارد را فرا می گیرد و می تواند مسیر آب را متناسب با انحنای سطح حفره قالب تغییر دهد. برای مثال، درج‌های خنک‌کننده سازگار Zhongrui Technology برای قالب‌های لوازم خانگی از نرم‌افزار شبیه‌سازی برای حفظ فاصله بین مسیر آب خنک‌کننده و سطح حفره قالب در 2 میلی‌متر استفاده می‌کنند. این امر چرخه قالب گیری تزریقی را تا 35 درصد کاهش می دهد و نرخ تاب خوردگی محصول را تا 60 درصد کاهش می دهد. شرکت ابزار الماس در ایالات متحده از طریق پرینت سه بعدی، قطر کانال آب خنک‌کننده را از 11.11 میلی‌متر به 8 میلی‌متر تغییر داد و در عین حال سطح مقطع{9}} را ثابت نگه داشت. این باعث می شود که سرعت جریان خنک کننده و راندمان تبادل حرارت برابر باشد.
2. بهینه سازی توپولوژی: سبک تر کردن چیزها و ترکیب توابع
پرینت سه بعدی فلزی می تواند طرح های سبک وزنی مانند ساختارهای مشبک بسازد که در عین استحکام از مواد کمتری استفاده می کنند. به عنوان مثال، کانال خنک کننده شبکه توخالی پلاتینیوم برای قالب های تیغه موتور هواپیما وزن را تا 40 درصد کاهش می دهد و راندمان خنک کننده را تا 2.3 برابر طرح های استاندارد بهبود می بخشد. همچنین، پرینت سه بعدی می تواند قطعاتی مانند نازل های داغ و مزون های عایق را به یکباره بسازد که اشتباهات در هنگام مونتاژ را کاهش می دهد. اگر یک کسب و کار از پرینت سه بعدی برای کاهش تعداد قطعات نازل داغ از 12 به 3 استفاده کند، زمان لازم برای کنار هم قرار دادن آنها 80 درصد کاهش می یابد و مشکل شکافی که هنگام انبساط و انقباض چیزها با گرما اتفاق می افتد، کاملاً حل می شود.
3. نوآوری در مواد: چگونه می توان از آلیاژهای با کارایی بالا به روش های مختلف استفاده کرد
چاپ سه بعدی فلزی می تواند از طیف وسیعی از مواد، از جمله فولاد قالب (مانند 18Ni300 و H13)، آلیاژهای{4}در دمای بالا (مانند Inconel 718)، آلیاژهای آلومینیوم (مانند AlSi10Mg) و موارد دیگر استفاده کند تا نیازهای شرایط کاری متفاوت را برآورده کند. به عنوان مثال، پودر 18Ni300 Jiangsu Weilari دارای سطح اکسیژن کمتر از 0.03٪، تراکم قطعه چاپ شده بیش از 99.5٪ و طول عمری است که بیش از دو برابر قالب های معمولی است. در حوزه وسایل نقلیه انرژی جدید، یک شرکت از چاپ سه بعدی برای ساخت پوسته های موتور آلیاژ آلومینیوم با کانال های خنک کننده مارپیچی استفاده می کند. این کار وزن را تا 50 درصد کاهش می دهد و راندمان اتلاف گرما را تا 30 درصد افزایش می دهد.
3، استفاده صنعتی: از تولید-بالا تا استفاده گسترده
قالب های خنک کننده منسجم برای پرینت سه بعدی فلزی در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار گرفته اند و تأثیر زیادی بر اقتصاد و کیفیت محصولات داشته اند.
1. قالب های تزریق: افزایش مضاعف در کیفیت و کارایی
قالب سگک ایمنی خودرو که Shantou Ruixiang Mold از آن استفاده می کند توسط تجهیزات Huashu High tech FS271M چاپ شده است. این باعث کاهش زمان خنک سازی از 25 ثانیه به 13 ثانیه، چرخه تولید تک قطعه از 43.6 ثانیه به 31.6 ثانیه و افزایش راندمان تا 27.5 درصد می شود. راندمان خنک کننده درج های قالب نیز از 15٪ به 22٪ افزایش یافته است و نرخ گواهینامه محصول اکنون 99.2٪ است. آئودی آلمان زمان لازم برای ساخت براکت‌های موتور آلیاژ آلومینیوم را تا 40 درصد کاهش داده و با استفاده از چاپ سه‌بعدی برای ساخت قالب‌های قالب ریخته‌گری، 25 درصد انرژی مصرف می‌کند.
2. قالب های ریخته گری: سطوح جدید عملکرد در شرایط بسیار گرم
در صنعت ریخته گری قالب آلیاژ منیزیم{0}، یک شرکت هسته های قالب را از فولاد قالب چاپ شده سه بعدی (CX) می سازد. طول عمر قالب از 80000 بار به 150000 برابر افزایش یافته است و هزینه هر قطعه 40٪ کاهش یافته است. 3چاپ D همچنین می تواند به سرعت در قالب ها تغییراتی ایجاد کند. شرکتی که لوازم الکترونیکی مصرفی تولید می کند، با چاپ قالب های آزمایشی، زمان تولید اقلام جدید را از شش ماه به دو ماه کاهش می دهد.
3. موقعیت های خاص: راه حل های مناسب برای شرایط بسیار سخت
تیم هندی Octane Racing از تجهیزات EOS M290-2 FLX برای چاپ محفظه موتور چرخ استفاده می کند. این محفظه دارای کانال خنک کننده مارپیچ است و وزن آن تنها 1.3 کیلوگرم است که 50 درصد کمتر از طرح های سنتی است. همچنین شرایط اتلاف گرما را برای دماهای بالای 600 درجه برآورده می کند. در صنعت پزشکی، یک شرکت خاص یکنواختی خنک کننده را با چاپ سه بعدی قالب های ایمپلنت ارتوپدی آلیاژ تیتانیوم به 98 درصد افزایش داده است. این از ترک هایی که ممکن است در هنگام گرم شدن قالب ها به روش های سنتی رخ دهد، جلوگیری می کند.