آیا صنعت قالب از آلیاژ تیتانیوم برای چاپ سه بعدی استفاده خواهد کرد؟

一، مزایای تکنولوژیکی چاپ سه بعدی با استفاده از آلیاژ تیتانیوم و نحوه عملکرد آن با نیازهای قالب
1. توانایی ساخت سازه های پیچیده
صنعت قالب هر روز به کانال‌های جریان داخلی پیچیده‌تر و ساختارهای شبکه‌ای سبک‌تر نیاز دارد. با این حال، روش‌های پردازش استاندارد توسط مسیرهای ابزار و طراحی قالب محدود می‌شوند، که ساختن ساختارهای پیچیده با دقت بالا را دشوار می‌کند. با چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم، می توانید مواد را لایه به لایه روی هم قرار دهید تا مدل های سه بعدی بسازید. این به شما امکان می‌دهد کانال‌های داخلی، ساختارهای{6}}دیواره نازک و کانال‌های خنک‌کننده نامنظم بسازید که روش‌های قدیمی‌تر نمی‌توانند این کار را انجام دهند. به عنوان مثال، در قالب‌های تزریق، کانال‌های خنک‌کننده منسجم می‌توانند چرخه تزریق را بین 30 تا 50 درصد کاهش دهند و عملکرد محصول را بهتر کنند. آلیاژهای تیتانیوم، مانند فولاد قالبی XM{13}}7، رسانایی حرارتی بالایی 30 وات/(m · K) دارند، که باعث می‌شود خنک‌کنندگی آن‌ها حتی بهتر شود و برای قالب‌های سطح بالا عالی باشند.
2. مزایای عملکرد مواد
آلیاژهای تیتانیوم قوی و سبک هستند که باعث می شود قالب ها دوام بیشتری داشته باشند و استفاده از آنها آسان تر باشد. به عنوان مثال، فولاد پیر مارتنزیتی 1.2709 (18Ni300) دارای استحکام کششی 2000MPa و سختی 50-52HRC است. برای قالب‌های ریخته‌گری-فشار بالا خوب است و بیش از سه برابر بیشتر از فولاد H13 معمولی دوام می‌آورد. همچنین، انعطاف پذیری آلیاژهای تیتانیوم در برابر خوردگی (مانند پایداری فولاد ضد زنگ 316L در شرایط مرطوب) می تواند تعداد دفعاتی که قالب ها نیاز به تمیز کردن دارند را کاهش دهد و هزینه استفاده از آنها را در طول زمان کاهش دهد.
3. شخصی سازی و تغییرات سریع
در بسیاری از مواقع ساخت قالب به معنای انجام آزمایش ها و تغییرات زیاد است و روش های سنتی زمان زیادی می برد و هزینه زیادی نیز می برد. از مدل های دیجیتال می توان برای ایجاد مستقیم پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم استفاده کرد و تولید و تأیید نمونه اولیه قالب را می توان تنها در چند روز انجام داد. این امر زمان لازم برای انجام تحقیق و توسعه را کاهش می دهد. به عنوان مثال، شرکتی که قطعات خودرو را تولید می کند، از پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم استفاده می کند تا زمان ایجاد قالب را از 8 هفته به 2 هفته کاهش دهد و با طراحی آنها با ساختار مشبک، قالب ها را 30 درصد سبک تر کند. این باعث صرفه جویی در انرژی و اجرای فرآیند آسان تر می شود.
2، روش های رایجی که از پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم در صنعت قالب استفاده می شود
1. قالب برای تزریق
از آنجایی که آلیاژ تیتانیوم رسانایی حرارتی بالایی دارد و در برابر خوردگی مقاوم است، بهترین ماده برای قالب های تزریقی است. به عنوان مثال، در قالب‌های داخلی خودرو، قالب‌هایی که با استفاده از پودر فولاد ضد زنگ 316L و فناوری SLM ساخته شده‌اند، همراه با طراحی کانال آب خنک‌کننده منسجم، چرخه قالب‌گیری تزریقی را از 120 ثانیه به 75 ثانیه کاهش داده و میزان بازده را به 98 درصد افزایش می‌دهد. همچنین، قالب‌های آلیاژ تیتانیوم در صیقل دادن سطوح عالی هستند، که برای ساختن اقلام با دقت بالا مانند لنزهای نوری مهم است.
2. قالب برای ریخته گری
قالب‌های ریخته‌گری باید بتوانند فرسایش مایع فلزی با دمای بالا و چرخه‌های تنش حرارتی را تحمل کنند. مقاومت آلیاژهای تیتانیوم در برابر ترک های حرارتی و سایش می تواند عمر قالب را تا حد زیادی افزایش دهد. پس از عملیات حرارتی، قالب قالب ریخته گری آلیاژ آلومینیوم چاپ شده با پودر 1.2709 دارای سختی 50HRC است و پس از 60000 چرخه ریخته گری قالب سالم می ماند. این یک افزایش 200٪ در طول عمر در مقایسه با قالب های فولادی معمولی H13 است.
3. قالب برای لاستیک های لاستیکی
مقاومت در برابر سایش و پایداری حرارتی آلیاژ تیتانیوم می تواند دقت قالب های لاستیکی را هنگام استفاده از آنها برای ساختن الگوها بهبود بخشد. قالب پودر فولاد ضد زنگ CX (Corrax) ساخته شده با فناوری SLM دارای رتبه عملکرد پولیش A2 است. ساختار تکیه گاه مشبک وزن قالب را تا 30 درصد کاهش می دهد و دقت بازتولید الگو را تا 0.01 میلی متر بهبود می بخشد، که این همان چیزی است که لاستیک های انتهایی-به آن نیاز دارند.
4. قالب برای دارو
این واقعیت که آلیاژ تیتانیوم زیست سازگار است، مزیت خاصی را در قلمرو قالب های پزشکی به آن می دهد. به عنوان مثال، قالب‌های صفحه استخوانی با چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم ممکن است برای هر بیمار با ساخت مدل‌های قالب مستقیماً از داده‌های CT آنها سفارشی شود. این امر زمان لازم برای آماده شدن برای جراحی را کاهش می دهد و ایمپلنت ها را سازگارتر می کند.
3، مشکلاتی که پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم در تجارت قالب با آن مواجه است
1. هزینه مواد بالا است
هزینه پودر آلیاژ تیتانیوم بسیار بالاتر از فولاد قالب معمولی است. به عنوان مثال، پودر 1.2709 تقریباً 800 یوان در هر کیلوگرم قیمت دارد که سه برابر بیشتر از پودر 316 لیتری است که هر کیلوگرم 260 یوان قیمت دارد. قالب های آلیاژ تیتانیوم دوام بیشتری دارند، اما هزینه بالای ساخت آنها در وهله اول استفاده از آنها را در مقیاس بزرگ دشوار می کند.
2. پایدار نگه داشتن فرآیند و رفع مشکلات
مشکلاتی در آلیاژهای تیتانیوم پرینت سه بعدی مانند کروی شدن، ترک ها و تخلخل وجود دارد که کارایی قالب را کم می کند. به عنوان مثال، در فناوری SLM، اگر پودر به اندازه کافی جریان نداشته باشد، لایه‌ها به خوبی به هم نمی‌چسبند و اجزا باید با تغییر تنظیمات چاپ (مانند قدرت لیزر و سرعت اسکن) و پردازش پست (مانند پرس ایزواستاتیک داغ) بهتر شوند.
3. هزینه های تجهیزات و پردازش پست
چاپگرهای سه بعدی آلیاژ تیتانیوم با کیفیت بالا، مانند EOS M400-4، بیش از 10 میلیون یوان قیمت دارند و به سیستم حفاظت از گاز بی اثر و دستگاه کنترل دما دقیق نیاز دارند. این امر استفاده از آنها را بسیار سخت تر می کند. همچنین قالب‌های آلیاژ تیتانیوم پس از ساخته شدن نیاز به درمان دارند که این امر بر هزینه و زمان لازم برای ساخت آنها می‌افزاید.