طول عمر قالب های پرینت سه بعدی فلزی چقدر است؟

1. نوآوری مواد: کاربردهای جدید برای آلیاژهای با استحکام بالا
کیفیت مواد تعیین کننده مدت زمان ماندگاری قالب است. عملیات حرارتی و نقص داخلی عمر خستگی فولادهای قالب معمولی مانند H13 و S136 را محدود می کند. از سوی دیگر، مواد تخصصی پرینت سه بعدی فلزی با تغییر ترکیب و رویه‌های خود، پیشرفت‌های زیادی در عملکرد ایجاد کرده‌اند.
فولاد بسیار{0}استحکام بالا CX (Corrax) و 1.2709 (18Ni300) در صنعت استفاده می شود: استحکام کششی این دو ماده 1700MPa و 2000MPa است، در حالی که مقاومت تسلیم آنها بیش از 1600MPa است. وقتی صحبت از قالب های تزریق می شود، CX به اندازه فولاد S136 دوام می آورد. وقتی صحبت از قالب‌های ریخته‌گری می‌شود، 1.2709 به اندازه فولاد H13 دوام می‌آورد. برای مثال، شرکتی که وسایل نقلیه الکتریکی تولید می‌کند، از مواد 1.2709 برای ساخت قالب‌های قالب‌گیری{14} برای پوسته‌های بسته باتری استفاده می‌کند. با طراحی بهینه‌سازی توپولوژی، وزن قالب تا 40 درصد کاهش می‌یابد و طول عمر آن تقریباً 80000 برابر بیشتر است که 40 درصد بیشتر از روش‌های استاندارد است.
یک گام بزرگ رو به جلو در دوام آلیاژهای{0}در دمای بالا: Optisys قالب‌های نازل آلیاژ مس را برای شرایط بسیار سخت، مانند دیسک‌های توربین برای موتورهای هواپیما، با استفاده از فناوری DMLS می‌سازد. این می تواند ضربه ها را تا دمای 3000 درجه تحمل کند و رسانایی حرارتی 380W/(m · K) دارد. طول عمر آن سه برابر بیشتر از روش های آهنگری معمولی است.
ایجاد سفارشی مواد تخصصی
آلیاژ آلومینیوم Al250C بیش از 5000 ساعت در دمای بالای 250 درجه دوام می آورد که 50 برابر بیشتر از آلیاژ آلومینیوم Scalmalloy است. در اجزای ساختاری هوافضا بسیار استفاده شده است، جایی که برای صرفه جویی در هزینه جایگزین برخی از اجزای آلیاژ تیتانیوم شده است.
لیزر Shanghai Yisu ESU{0}}H13 Mold Steel، یک ماده پودری جدید، ساخته شده است. با بهبود روش پخش کاربیدها، عمر قالب‌های ریخته‌گری از 30000 بار در تکنیک‌های سنتی به 60000 برابر رسیده است.
2. بهینه سازی فرآیند: کنترل زنجیره کامل از طراحی تا قالب گیری
نه تنها کیفیت مواد بر عمر قالب تأثیر می گذارد، بلکه کنترل کامل فرآیند از طراحی تا قالب گیری را نیز تحت تأثیر قرار می دهد.
طراحی خلاقانه یک کانال آب خنک کننده منسجم
ویژگی‌های تولید لایه‌ای پرینت سه بعدی فلزی، ایجاد کانال‌های خنک‌کننده منسجم پیچیده در داخل قالب را ممکن می‌سازد. این باعث می شود دمای قالب یکنواخت تر شود و از 15± درجه به 3± درجه برسد. برای مثال، Broadcom Precision یک قالب ریخته‌گری{5} برای بدنه سیلندر موتور برای یک شرکت خودروسازی جهانی ساخت. با بهینه سازی آرایش کانال آب خنک کننده از طریق شبیه سازی، زمان چرخه 35٪ کاهش یافت، نرخ تاب خوردگی محصول از 0.8٪ به 0.15٪ کاهش یافت، نرخ بازده به 99.5٪ افزایش یافت و عمر قالب بیش از 100000 بار افزایش یافت.
فناوری چاپ پیوند اکنون به روشی بالغ مورد استفاده قرار می گیرد.
فن آوری چاپ پیوند، عنصر چاپ سه بعدی را با پایه متصل می کند تا قالب های بزرگ را سریع و آسان بسازد. تجربه نشان داده است که چاپ پیوندی و چاپ عمومی باعث دوام بیشتر قالب نمی شود، اگرچه هزینه آن 60 درصد کمتر است. به عنوان مثال، عملکرد پیوند خودکار Huashu High Tech دارای دقت قرار دادن 0.05 میلی متر است که سرعت تولید را بسیار افزایش می دهد.
افزایش دقت تجهیزات چند-لیزری
پلاتینیوم BLT-S450 از چهار فناوری اسکن همزمان لیزری استفاده می‌کند که فرآیند قالب‌گیری را 300% کارآمدتر می‌کند. فناوری پخش پود پودر همچنین زبری سطح را کمتر یا برابر با 6.3 میکرومتر نگه می‌دارد، که میزان کار پولیش مورد نیاز بعدا را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود که قالب طولانی‌تر بماند.
3. فناوری پردازش پست{1}: بهترین راه برای اطمینان از عملکرد خستگی
طول عمر قالب های پرینت سه بعدی فلزی به شدت تحت تاثیر عیوب داخلی مانند تخلخل و عدم همجوشی است. تکنیک پردازش پست{2}}استحکام خستگی قالب ها را با خلاص شدن از شر ایرادات و سازماندهی بیشتر آنها به شدت افزایش می دهد.
رفع عیوب در پرس ایزواستاتیک داغ (HIP)
فناوری HIP با استفاده از دماهای بالا و فشار بالا برای خلاص شدن از منافذ داخلی و ریزترک‌ها، چگالی مواد را نزدیک به 100 درصد می‌کند. برای مثال، یک شرکت هوانوردی از قالب‌های دیسک توربین پرینت سه بعدی HIP استفاده کرد که باعث شد 200 درصد بیشتر از نمونه‌های درمان نشده و 95 درصد بیشتر از روش‌های آهنگری معمولی دوام بیاورند.
کنترل صحیح فرآیند عملیات حرارتی
کوئنچ و تمپر کردن: با تنظیم دمای حرارت و سرعت سرد شدن می توانید بهترین تعادل سختی و چقرمگی را در قالب بدست آورید. به عنوان مثال، فولاد 1.2709 پس از کوئنچ و تمپر شدن دارای سختی 50-52HRC و چقرمگی ضربه CVN 7J است که برای قالب های ریخته گری به اندازه کافی قوی است.
بازپخت تنش زدایی: این روش می تواند کشش باقیمانده داخلی را از قالب های بزرگ حذف کرده و از ترک خوردن آنها در حین استفاده جلوگیری کند. به عنوان مثال، قالب‌های تولید شده توسط تجهیزات سری Huashu High Tech FS273M، پس از پردازش با آنیل، بیش از 0.05 میلی‌متر تغییر شکل نمی‌دهند.
استفاده خلاقانه از فناوری برای استحکام بیشتر سطوح
تقویت ساچمه: وقتی گلوله‌های{0}}سرعت بالا به سطح قالب برخورد می‌کنند، لایه‌ای از تنش فشاری ایجاد می‌کنند که آن را در برابر خستگی قوی‌تر می‌کند. به عنوان مثال، عمر یک قالب آهنگری خاص از 20000 چرخه به 50000 چرخه پس از درمان شات پینینگ رسید.
آبکاری کروم سخت شیمیایی: لایه ای از کروم سخت به ضخامت 0.02 تا 0.05 میلی متر به سطح قالب اضافه کنید. این باعث می‌شود سه برابر در برابر سایش مقاوم‌تر شود و برای موقعیت‌های{3}}سایشی بالا خوب است.
4. نمونه ای از استفاده متداول: نمایش صنعتی از پیشرفت در طول عمر
صنعت خودرو: گام بزرگ Broadcom Precision در قالب‌های ریخته‌گری{0}
قالب قالب ریخته‌گری یکپارچه چاپ سه‌بعدی Broadcom Precision بیش از 50000 چرخه دوام می‌آورد، می‌تواند ضربه‌های 22J را تحمل کند و نرخ بازده محصول 100٪ دارد. یک شرکت خودروسازی در سراسر جهان از این قالب برای ساخت پوسته های بسته باتری استفاده کرده است. هزینه هر واحد را 75 درصد کاهش داد و زمان تحویل را از 11 ماه به 2 ماه کاهش داد.
هوافضا: قالب برای موتورهای موشک برای فضای نسبیت
Relativity Space قالب های نازل آلیاژ مس چاپ شده سه بعدی را با تجهیزات EOS M400 می سازد. این قالب ها با استفاده از فناوری لیزر سبز مشکل انعکاس بیش از حد آلیاژهای مس را برطرف می کنند. طول عمر پروژه استارشیپ اسپیس ایکس به یک واحد در هفته برآورده می شود و هزینه هر پرتاب 30 درصد کاهش می یابد.
بهینه سازی قالب دقیق فناوری شیائومی برای لوازم الکترونیکی مصرفی
فناوری Xiaomi و Yisu Laser با هم کار می‌کنند تا قالب‌های ریخته‌گری قالب‌های قالب‌گیری برای قاب تلفن‌های همراه را از مواد ESU-H13 بسازند. این قالب 120000 برابر بیشتر از روش های سنتی دوام می آورد زیرا سیستم هوش مصنوعی ساختار کانال آب خنک کننده را بهینه می کند. این به شیائومی اجازه می دهد تا سالانه بیش از 50 میلیون دستگاه از سری 14 را ارسال کند.
5. روندها و مشکلات در صنعت
فناوری Fusion Trend AI{0}}چاپ D: نرم افزار Siemens NX از الگوریتم های هوش مصنوعی برای ایجاد خودکار بهترین طرح کانال آب خنک کننده استفاده می کند. این چرخه طراحی را از 72 ساعت به 8 ساعت کاهش می دهد.
کامپوزیت افزودنی و افزودنی: تجهیزات هیبریدی LASERTEC 65 3D از DMG MORI "چاپ" و "فرزکاری" را با زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.8 میکرومتر ترکیب می کند.
تنگنا برای استفاده در مقیاس بزرگ-
هزینه مواد: پودر فولاد ضد زنگ 316 لیتر همچنان به ازای هر کیلوگرم 500 دلار است که 5 تا 8 برابر بیشتر از سایر مواد آهنگری است.
کمبود استاندارد: استاندارد ISO/ASTM 52900 تنها 30 درصد از کاربردهای قالب را پوشش می دهد و الزامات آزمایش برای قالب های با ساختار پیچیده باید فوراً به روز شود.
شکاف استعداد: صنعت جهانی قالب به 120000 مهندس پرینت سه بعدی دیگر نیاز دارد و 3 تا 5 سال طول می کشد تا استعدادهای جدید کامپوزیت تربیت شوند.