مزایای فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در چاپ سه بعدی قالب چیست؟

一، امکان سنجی فنی: حرکت از آزمایشگاه به خط تولید
1. پوشش کامل سیستم مواد
چاپ سه بعدی فلزی اکنون می تواند با تمام موادی که معمولاً برای ساخت قالب استفاده می شود کار کند. به عنوان مثال، فناوری ذوب بستر پودر لیزری (LPBF) ممکن است مواد قالب کلاسیک از جمله فولاد ابزار H13، فولاد قالب P20 و فولاد مارتنزیتی 1.2709 را چاپ کند. با تنظیم دقیق تنظیمات فرآیند، اقدامات مهمی مانند سختی، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش قطعات چاپی با مشخصات مواد آهنگری مطابقت دارد یا از آن فراتر رفته است. به عنوان مثال، یک شرکت از فناوری LPBF برای ایجاد سوراخ های قالب از فولاد H13 استفاده کرد. سختی پس از عملیات حرارتی به 52HRC رسید و عمر خستگی حرارتی 40 درصد بیشتر از پردازش معمولی بود. این می تواند بیش از 500000 چرخه قالب گیری تزریقی را اداره کند.
پرینت سه بعدی فلزی مزایای خاصی در زمینه مواد خاص دارد. از آنجایی که مردم موادی را می‌خواستند که هم رسانا و هم در برابر خوردگی مقاوم باشند، شرکت یک فرآیند چاپ آلیاژ مس- را ایجاد کرد. این فرآیند دارای ضریب هدایت حرارتی تا 380W/(m · K) است که 25 درصد بیشتر از قالب‌های مسی سنتی بریلیوم است. از آنجایی که مردم موادی را می خواستند که سبک وزن باشند، فناوری چاپ آلیاژ آلومینیوم و آلیاژ تیتانیوم می تواند وزن قالب را 30٪ تا 50٪ کاهش دهد و در عین حال استحکام ساختار را حفظ کند.
2. پیشرفت نامحدود در پیچیدگی ساختاری
قالب‌سازی سنتی با محدودیت‌های هندسی پردازش تفریقی محدود می‌شود. برای ساخت سازه‌های پیچیده باید از روش‌هایی مانند تقسیم، اتصال و جوش استفاده کرد که باعث می‌شود قالب‌ها دقت کمتری داشته باشند و طول عمر آن‌ها کاهش یابد. پرینت سه بعدی فلزی می تواند فوراً هر شکل پیچیده ای را بسازد، به ویژه شکل های جدید مانند کانال های خنک کننده منسجم، فولاد قابل تنفس و پر کردن ماتریس نقطه.
برای مثال، روش‌های حفاری سنتی فقط می‌توانند کانال‌های آب را به شکل خط مستقیم یا ساده بسازند. در مقابل، چاپ سه بعدی می‌تواند کانال‌های آب نامنظم مانند مارپیچ، شاخه درخت و شکل‌های رگبرگ بیومیمتیک ایجاد کند که می‌تواند کارایی خنک‌کننده را تا بیش از ۴۰ درصد بهبود بخشد. پس از استفاده از طراحی کانال بهینه شده با توپولوژی برای یک قالب برای یک نوار تزئینی برای قاب درب ماشین، زمان لازم برای ساخت یک قطعه از 120 ثانیه به 75 ثانیه و نرخ بازده از 89٪ به 98٪ رسید. شرکت هایی که فولاد قابل تنفس می سازند توانسته اند با استفاده از فناوری چاپ لایه متخلخل، دیافراگم 0.04 میلی متری را به طور دقیق مدیریت کنند. این کار راندمان اگزوز قالب‌ها را سه برابر کرده و مشکلاتی مانند خطوط جوش و حباب‌هایی را که هنگام گیر افتادن گاز اتفاق می‌افتند، برطرف کرده است.
3. بهبود مداوم کیفیت سطح و دقت
پرینت سه بعدی فلزی اولیه برای برآوردن نیازهای{1}دقت بالای قالب مشکل داشت زیرا نیروی پیوند بین لایه ای به اندازه کافی قوی نبود و سطح بسیار ناهموار بود. اما این مشکل به لطف پیشرفت فنی برطرف شده است. در حال حاضر، دستگاه‌های پرینت سه بعدی فلزی با کیفیت بالا می‌توانند قطعاتی با دقت ابعادی 0.05 ± میلی‌متر و زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 1.6 میکرومتر بسازند. هنگامی که با پولیش، سندبلاست و سایر مراحل استفاده می شود، می تواند سطح را مانند یک آینه صاف کند.
برای مثال، فناوری TrueShape Mantle از ترکیبی از "3{7}}ماشین کاری CNC + طراحی و چاپ + طراحی نرم افزار" برای ایجاد حفره های قالب با دقت بسیار استفاده می کند. این فرآیند یک حفره قالب فولادی H13 را با زبری سطح Ra تنها 0.8 میکرومتر چاپ می‌کند، به این معنی که می‌توان از آن برای قالب‌گیری تزریقی با براقیت بالا بلافاصله بدون نیاز به پرداخت اولیه استفاده کرد. این فناوری همچنین امکان چاپ کامپوزیت چند-موادی را فراهم می‌کند که می‌تواند پوشش‌های مقاوم در برابر سایش را روی سطح قالب قرار دهد. این باعث می شود که قالب بیش از سه برابر بیشتر از روش های سنتی دوام بیاورد.
2، تمرین صنعتی: از آزمایش ایده ها تا استفاده از آنها در مقیاس بزرگ
1. قالب های خودرو: انقلابی مضاعف در هزینه و کارایی
چاپ سه بعدی فلزی فراتر از مرحله تأیید ایده به استفاده در مقیاس بزرگ- در قلمرو قالب های اتومبیل رفته است. یکی از شرکت‌های تولیدکننده خودرو از فناوری LPBF برای ساخت قالب‌های سرسیلندر موتور استفاده می‌کند. چرخه قالب گیری تزریقی 37.2٪ کوتاه تر است و هزینه هر مورد 22٪ کمتر است، زمانی که طراحی کانال آب خنک کننده منسجم بهبود یابد. چیزی که حتی تاثیرگذارتر است این است که این فناوری می‌تواند بدون نیاز به منتظر ماندن برای باز شدن قالب، قالب‌های "یکباره‌ای"-قالب کند. این امر زمان تولید محصولات جدید را از 6 ماه به 2 ماه کاهش می دهد و زمان واکنش در بازار را بسیار افزایش می دهد.
پرینت سه بعدی فلزی برای ساخت قالب های سبک نیز عالی عمل می کند. یک شرکت خودروهای انرژی جدید، قالب های سینی باتری را با استفاده از فناوری چاپ آلیاژ آلومینیوم می سازد. وزن قالب 45 درصد کاهش می یابد و انرژی مورد استفاده برای قالب گیری تزریقی 18 درصد کاهش می یابد و این در حالی است که استحکام قالب حفظ می شود. این قالب 200000 چرخه قالب گیری تزریقی را پشت سر گذاشته است و به خوبی کار می کند و قابل اعتماد است.
2. قالب های طبی: بهترین راه برای درست کردن چیزها دقیقاً همانطور که می خواهید
حرفه پزشکی به قالب هایی نیاز دارد که بسیار خاص و فردی باشند و پرینت سه بعدی فلزی بهترین راه برای انجام این کار است. شرکتی که قالب‌هایی برای ایمپلنت‌های ارتوپدی می‌سازد، از فناوری چاپ آلیاژ کروم کبالت برای ساخت قالب‌هایی استفاده می‌کند که «ویژه بیمار» هستند. یک مدل دیجیتالی قالب بلافاصله با گرفتن اطلاعات استخوان از بیمار از طریق سی تی اسکن ساخته می شود. این قالب پس از پرینت سه بعدی می تواند تا 0.02 میلی متر دقیق باشد، به این معنی که دقیقاً با بدن بیمار مطابقت دارد. این تکنیک در بیش از 5000 روش استفاده شده است و زمان بهبودی بیماران پس از جراحی را 30 درصد و تعداد عوارض را به کمتر از 1 درصد کاهش داده است.
پرینت سه بعدی فلزی همچنین مزایای مشخصی در زمینه قالب های تجهیزات پزشکی دارد. یک شرکت خاص قالب های استنت قلب را با استفاده از فناوری چاپ آلیاژ تیتانیوم می سازد. خطر ترومبوز با صاف کردن سطح حفره قالب تا حد امکان کاهش می یابد، که زبری سطح استنت را به کمتر یا مساوی 0.2 میکرومتر کاهش می دهد. این قالب توسط FDA تایید شده است و اولین قالب استنت قلب چاپ شده سه بعدی در جهان است.
3. قالب های هوافضا: بهترین استفاده از مواد-با کارایی بالا
صنعت هواپیماسازی به قالب هایی نیاز دارد که بتوانند دماهای بالا را تحمل کنند، بسیار قوی و بسیار سبک باشند. پرینت سه بعدی فلزی روشی جدید برای انجام این کار است. یک شرکت خاص با استفاده از فناوری چاپ آلیاژ{3}} نیکل، قالب‌هایی را برای تیغه‌های موتور هواپیما می‌سازد. وزن قالب با بهینه سازی ساختار پرکننده شبکه 35 درصد کاهش می یابد و در دمای بالای 1200 درجه پایدار می ماند. این قالب 2000 آزمایش چرخه حرارتی را پشت سر گذاشته است و عملکرد آن به مراتب بهتر از قالب های ریخته گری معمولی است.
پرینت سه بعدی فلزی برای ساخت قالب قطعات ماهواره ای نیز بسیار خوب عمل می کند. یک شرکت قالب های براکت ماهواره ای را با استفاده از فناوری چاپ آلیاژ آلومینیوم می سازد. با استفاده از طراحی بهینه‌سازی توپولوژی، وزن قالب‌ها تا 60 درصد کاهش می‌یابد در حالی که همچنان می‌توانند وزن خود را حفظ کنند، که هزینه پرتاب موشک را کاهش می‌دهد. از این قالب برای ساخت بیش از 10 ماهواره استفاده شده است و به خوبی و به طور مداوم کار می کند.