Hvad er levetiden for metal 3D-printforme?

1. Materialinnovation: Nye anvendelser af højstyrkelegeringer
Materialets kvaliteter er det, der afgør, hvor længe en form holder. Varmebehandling og interne fejl begrænser udmattelsestiden for typiske formstål som H13 og S136. På den anden side har specialmaterialer til 3D-print af metal lavet store præstationsforbedringer ved at ændre deres sammensætning og procedurer.
Ultra-højstyrkestål CX (Corrax) og 1.2709 (18Ni300) bruges i industrien: Trækstyrkerne for disse to materialer er 1700 MPa og 2000 MPa, mens deres flydespændinger er mere end 1600 MPa. Når det kommer til sprøjtestøbeforme, holder CX lige så længe som S136 stål; når det kommer til-støbeforme, holder 1.2709 lige så længe som H13-stål. For eksempel bruger en virksomhed, der fremstiller elektriske køretøjer, 1,2709 materialer til at fremstille{14}}støbeforme til batteripakkeskaller. Med topologioptimeringsdesign skæres formens vægt med 40 %, og dens levetid er næsten 80.000 gange længere, hvilket er 40 % længere end med standardmetoder.
Et stort skridt fremad med hensyn til holdbarheden af ​​høj-temperaturlegeringer: Optisys laver dyseforme i kobberlegering til meget barske forhold, f.eks. turbineskiver til flymotorer, ved hjælp af DMLS-teknologi. Den kan håndtere stød ved temperaturer op til 3000 grader og har en termisk ledningsevne på 380W/(m · K). Dens levetid er tre gange længere end den for typiske smedningsmetoder.
Skræddersyet fremstilling af specialmaterialer
Al250C aluminiumslegering holder over 5000 timer ved en høj temperatur på 250 grader, hvilket er 50 gange længere end Scalmalloy aluminiumslegering. Det er blevet brugt meget i strukturelle komponenter til rumfart, hvor det har erstattet nogle titanlegeringskomponenter for at spare penge.
Shanghai Yisu Laser fremstillet ESU-H13 Mold Steel, et nyt pulvermateriale. Ved at forbedre den måde, hvorpå karbider spredes ud, er levetiden for-støbeforme gået fra 30.000 gange i traditionelle teknikker til 60.000 gange.
2. Procesoptimering: fuld kædekontrol fra design til støbning
Ikke kun materialernes kvaliteter påvirker støbeformens levetid, men også den komplette processtyring fra design til støbning.
Innovativt design af en konform kølevandskanal
Metal 3D-prints lagdelte fremstillingsfunktioner gør det muligt at skabe sofistikerede konforme kølekanaler inde i formen. Dette gør formens temperatur mere jævn, idet den går fra ± 15 grader til ± 3 grader. For eksempel lavede Broadcom Precision en støbeform- til et motorcylinderhus til en global bilvirksomhed. Ved at optimere arrangementet af kølevandskanalen gennem simulering blev cyklustiden reduceret med 35%, produktforvridningshastigheden faldt fra 0,8% til 0,15%, udbyttegraden steg til 99,5%, og formens levetid gik over 100.000 gange.
Podningstrykteknologi bliver nu brugt på en moden måde.
Grafting-printteknologi forbinder det 3D-printede element med basen for at lave store forme hurtigt og nemt. Erfaring har vist, at podetryk og almindeligt tryk ikke får forme til at holde længere, selvom det koster 60 % mindre. Huashu High Techs automatiske podningsfunktion har for eksempel en placeringsnøjagtighed på 0,05 mm, hvilket i høj grad fremskynder produktionen.
Forbedring af nøjagtigheden af ​​multi-laserudstyr
Platinum BLT-S450 bruger synkron scanningsteknologi med fire lasere, hvilket gør støbeprocessen 300 % mere effektiv. Dynamisk pulverspredningsteknologi holder også overfladeruheden til Ra Mindre end eller lig med 6,3 μm, hvilket reducerer mængden af ​​poleringsarbejde, der er nødvendigt senere, og får formen til at holde længere.
3. Efter-behandlingsteknologi: den bedste måde at sikre sig træthedsydelse
Levetiden af ​​metal 3D-printforme er stærkt påvirket af interne fejl såsom porøsitet og mangel på fusion. Efter-behandlingsteknik øger i høj grad træthedsstyrken af ​​forme ved at fjerne fejl og gøre dem mere organiserede.
Udbedring af defekter i varm isostatisk presning (HIP)
HIP-teknologi får tætheden af ​​et materiale tæt på 100% ved at bruge høje temperaturer og høje tryk for at slippe af med indre porer og mikrorevner. For eksempel brugte et luftfartsselskab HIP-behandlede 3D-printede turbineskiver, hvilket fik dem til at holde 200 % længere end ubehandlede prøver og 95 % længere end typiske smedeprocedurer.
Korrekt styring af varmebehandlingsprocessen
Slukning og temperering: Du kan få den bedste balance mellem hårdhed og sejhed i formen ved at regulere temperaturen på opvarmningen og afkølingshastigheden. For eksempel, efter at være blevet bratkølet og hærdet, har 1.2709 stål en hårdhed på 50-52HRC og en slagstyrke CVN på 7J, hvilket er stærkt nok til trykstøbeforme.
spændingsaflastningsudglødning: Denne metode kan fjerne intern resterende spænding fra store forme og forhindre dem i at revne, mens de bruges. Formene produceret af Huashu High Tech FS273M-seriens udstyr ændrer for eksempel ikke form med mere end 0,05 mm efter at være blevet behandlet med udglødning.
Kreativ brug af teknologi til at gøre overflader stærkere
Forstærkning af stødblæsning: Når kugler med høj-hastighed rammer overfladen af ​​formen, skaber de et lag af trykspænding, der gør den stærkere mod træthed. For eksempel gik en specifik smedningsmatrices levetid fra 20.000 cyklusser til 50.000 cyklusser efter skudbehandling.
Kemisk hårdforkromning: Læg et lag hårdkrom, der er 0,02 til 0,05 mm tykt, til formens overflade. Dette gør det tre gange mere modstandsdygtigt over for slid og er godt til situationer med meget-slid.
4. Et eksempel på en almindelig anvendelse: en industridemonstration af et gennembrud i levetid
Bilindustrien: Broadcom Precisions store skridt fremad inden for-støbeforme
Broadcom Precisions integrerede 3D-printning-støbeformindsats holder i mere end 50.000 cyklusser, kan modstå stød på 22J og har en produktudbytte på 100 %. Et verdensomspændende bilfirma har brugt denne form til at fremstille batteripakkeskaller. Det reducerede omkostningerne for hver enhed med 75 % og reducerede leveringstiden fra 11 måneder til 2 måneder.
Aerospace: Forme til raketmotorer til Relativity Space
Relativity Space laver 3D-printede dyseforme i kobberlegering med EOS M400-udstyr. Disse forme løser problemet med, at kobberlegeringer er for reflekterende ved at bruge grøn laserteknologi. Levetiden opfylder SpaceXs Starship-projekts krav om én enhed hver uge, og prisen for hver opsendelse falder med 30%.
Xiaomi-teknologiens præcisionsformoptimering til forbrugerelektronik
Xiaomi Technology og Yisu Laser arbejder sammen om at lave-støbeforme til mobiltelefonrammer af ESU-H13-materiale. Formen holder 120.000 gange længere end traditionelle metoder, fordi AI-systemet optimerer strukturen af ​​kølevandskanalen. Dette giver Xiaomi mulighed for at sende over 50 millioner enheder af 14-serien hvert år.
5. Tendenser og problemer i branchen
Technology Fusion Trend AI+3D-udskrivning: Siemens NX-software bruger AI-algoritmer til automatisk at skabe det bedste kølevandskanallayout. Dette skærer designcyklussen fra 72 timer til 8 timer.
Additiv og additiv komposit: LASERTEC 65 3D Hybrid-udstyret fra DMG MORI kombinerer "print" og "fræsning" med en overfladeruhed på Ra mindre end eller lig med 0,8 μm.
Flaskehals til stor-brug
Materialeomkostninger: 316L rustfrit stålpulver koster stadig så meget som $500 pr. kilogram, hvilket er 5 til 8 gange mere end andre smedningsmaterialer.
Standardmangel: ISO/ASTM 52900-standarden dækker kun 30 % af formapplikationerne, og testkravene til forme med komplicerede strukturer skal opdateres med det samme.
Talentgab: Den globale formindustri har brug for 120.000 flere 3D-printingeniører, og det tager 3 til 5 år at træne nye komposittalenter.