Hvad er de vigtigste fordele ved at bruge metal 3D-print i formfremstilling?

1. At bryde igennem designgrænser: Opret komplekse strukturer på en fri-form
"Materialefjernelseslogikken" ved subtraktiv behandling begrænser traditionel formfremstilling. Det kan være svært at lave komplekse interne strømningskanaler, ujævne overflader og andre strukturer, eller det kan kræve at sammensætte flere dele, hvilket øger omkostningerne og sænker pålideligheden. "Lag-for-lag-stabling"-karakteristikken ved metal 3D-print trodser fuldstændig denne barriere. Dens vigtigste fordele er:
Design af en konform kølevandskanal: Med laserpulverbedsmeltning (LPBF) teknologi kan spiral-, mesh- eller biomimetiske flowkanalgeometrier, der passer tæt mod formhulrummet, fremstilles direkte. For eksempel har Conflux Technology i Australien lavet en 3D-printet varmeveksler til rumfartssektoren med vægge, der kun er 0,3 mm tykke på indersiden. Sammenlignet med tidligere designs stiger varmevekslingseffektiviteten med 40 %, og trykfaldet falder med 25 %.
Integreret varmdysefremstilling: Traditionelle varmedyser skal sættes sammen af ​​flere dele. Metal 3D-print kan gøre den varme dyse, varmeelementspalten og flowkanalen på én gang. Dette skærer ned på huller og brud, der sker, når delene udvider sig og trækker sig sammen på grund af varme, og det gør også injektionsprocessen mere stabil.
Komplicerede mønsterstøbeforme: Det er svært at lave komplicerede strukturer i mikro-skala med traditionelle metoder som gummidækforme og mønsterstøbeforme til skosål. Metal 3D-print kan udføre ikke-understøttet udskrivning ved at bruge høj-punktkontrol (såsom mikroskala LPBF-processen, som kun har en pletdiameter på 20 μm) og overfladeruhed Ra-værdier så lave som 0,8 μm. Dette skærer ned på behovet for polering senere.
2. Forkortelse af fremstillingscyklussen: fra uger til 48 timer
At lave traditionelle forme tager mere end ti trin, såsom design af formen, CNC-bearbejdning, varmebehandling, samling og fejlfinding. Hele processen kan tage uger eller endda måneder. "Design som produktion"-modellen af ​​metal 3D-printning gør processen nemmere ved at inkludere 3D-modellering, udskæringsbehandling, printstøbning og efter-behandling. Dette skærer ned på den tid, det tager at levere produktet.
Verifikation af hurtig prototyping: En bestemt producent af bildele er begyndt at bruge 3D-print af metal for at reducere den tid, det tager at lave en vanskelig sprøjtestøbeform, fra 15 dage til 3 dage, hvilket fremskynder processen med at lave nye produkter.
Skræddersyet produktion i små-skala: 3D-udskrivning af metal kan bruges til at fremstille indvendige metaldele til avancerede brugerdefinerede biler eller specialiserede transmissionsdele til racerbiler. Det kræver ikke at åbne en form, hvilket reducerer prisen på hvert stykke med 30 % sammenlignet med traditionelle metoder og gør det nemt at ændre designet ofte.
Nødvedligeholdelsesreaktion: Inden for energiudstyrssektoren brugte en bestemt virksomhed 3D-printteknologi af metal til at fikse den høje-temperatur legeringspumpe på mindre end 48 timer, hvilket forhindrede tab ved at lukke udstyret ned.
3. Forbedre udbytte og produktionseffektivitet ved at optimere køleydelsen.
Kvaliteten af ​​sprøjtestøbte dele er stærkt påvirket af formkølesystemet. På grund af deres begrænsede arrangement kan traditionelle kølekanaler med lige hul forårsage inkonsistente formtemperaturer, hvilket kan føre til problemer, herunder produktbøjning og deformation. Den konforme afkølingsmetode til 3D-udskrivning af metal giver store forbedringer i ydeevnen på tre hovedmåder:
Det biomimetiske flowkanaldesign sørger for, at kølevandet jævnt dækker formhulrummet, hvilket holder temperaturfeltet ensartet. Produktets vridningshastighed faldt fra 0,8 % til 0,2 %, og dets udbyttegrad steg til 99,5 %, efter at en bestemt elektrisk forbindelsesform brugte en 3D-printet konform vandkanal.
Zhongrui Technology lavede en skalform til klimaanlæg til et husholdningsapparatfirma for at forkorte støbecyklussen. Ved at forbedre arrangementet af kølekanalen gik sprøjtestøbningscyklussen fra 45 sekunder til 30 sekunder, og den årlige produktionskapacitet for en enhed steg med 120.000 stykker.
Lavere energiforbrug: CoolestDC i Singapore producerede en 3D-trykt væskekølet plade med et integreret sømløst design, der bruger 15 % mindre energi end typiske loddede væskekølede plader og har ingen chance for at lække.
4. Letvægtsdesign: sparer penge på materialer og forsendelse
Vægten af ​​formen har en direkte indflydelse på mængden af ​​energi, der bruges i forarbejdningen, omkostningerne ved forsendelse og sikkerhed under arbejdet. Topologioptimeringsteknologi i metal 3D-print kan fjerne det meste materiale, samtidig med at strukturen holdes stærk.
En specifik-støbeform bruger en 3D-trykt diamantgitterstøttestruktur, der gør den 35 % lettere og 20 % længere-holdbar.
Modulært design: Store forme kan brydes op i mindre, lettere moduler til udskrivning. Disse moduler kan derefter sættes sammen ved hjælp af mekaniske forbindelser for at mindske risikoen for at transportere et enkelt stykke. For eksempel skærer en virksomhed, der fremstiller vindkraftudstyr, en støbeform til en vinge med en diameter på 2- i 8 stykker, hvilket reducerer forsendelsesomkostningerne med 40 %.
Funktionel integration: Metal 3D-printning kan kombinere kølekanaler, ejektorstifter, udstødningsåbninger og andre funktionelle komponenter, hvilket reducerer mængden af ​​dele, der er nødvendige til en form. Integreret design har reduceret antallet af dele i en bestemt bilkofangerform fra 127 til 38, og tiden det tager at sætte dem sammen er blevet skåret med 70 %.
5. Materialekompatibilitet: Arbejder med-højtydende metaller og kompositmaterialer
Traditionel formfremstilling bruger for det meste formstål og aluminiumslegeringer, men metal 3D-print kan bruge unikke materialer som titanlegeringer, høje-temperaturlegeringer og kobberlegeringer til at arbejde i meget barske miljøer.
En vis turbinemotorproducent i luft- og rumfartsområdet anvender 3D-printede titaniumlegeringsvolutter for at forbedre designet af luftstrømsruten. Dette gør forholdet mellem tryk-til-vægt 5 % højere og temperaturmodstanden op til 600 grader.
Et atomkraftselskab bruger 3D-printede nikkel-baserede høj-legeringsventiler i energiudstyrsområdet for at få 100.000 lækage-fri cyklusser ved 10 MPa og 550 grader. Disse ventiler holder tre gange længere end standardstøbegods.
Mikroelektronik varmeafledning: En datacentertjenesteudbyder anvender 3D-printede kobberlegeringsvæske-kølede moduler med en termisk ledningsevne på 398W/(m · K). Dette gør varmeafledningen 60 % mere effektiv end aluminiumsmoduler.