Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά υλικά εκτύπωσης μετάλλων για την επισκευή καλουπιών;

1. Προσαρμογή απόδοσης υλικού: Από την επισκευή ενός πράγματος στη βελτίωση της λειτουργίας του
Τα κύρια πράγματα που πρέπει να γίνουν για να διορθώσετε ένα καλούπι είναι να το φτιάξετε ξανά γεωμετρικά, να το κάνετε πιο ανθεκτικό στη φθορά, τη διάβρωση και τη διάρκεια ζωής της θερμικής κόπωσης. Διαφορετικά μεταλλικά υλικά εκτύπωσης μπορούν να προσαρμοστούν για διαφορετικές λειτουργίες επισκευής αλλάζοντας τη σύνθεσή τους και βελτιώνοντας τη διαδικασία εκτύπωσης.
Σειρά από ανοξείδωτο χάλυβα: Μια προσιτή επιλογή για όλες τις επισκευές
Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L είναι ένα από τα πιο δημοφιλή υλικά για επισκευή καλουπιών, καθώς είναι στιβαρό και ανθεκτικό στη σκουριά. Διαθέτει μεγάλο παράθυρο εκτύπωσης, ανταποκρίνεται εύκολα στην ενέργεια λέιζερ και το χαρτομάντιλο που εκτυπώνει είναι παχύ. Λειτουργεί καλά για τη στερέωση καλουπιών που πρέπει να είναι πολύ καθαρά, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούνται για τη συσκευασία τροφίμων και την κατασκευή κελυφών για οικιακές συσκευές. Για παράδειγμα, μια εταιρεία που κατασκευάζει οικιακές συσκευές χρησιμοποίησε τρισδιάστατη εκτύπωση από ανοξείδωτο χάλυβα 316L για τη στερέωση της διαχωριστικής επιφάνειας των καλουπιών έγχυσης. Το στρώμα επισκευής και το υπόστρωμα είχαν αντοχή σε μεταλλουργικό δεσμό 450 MPa και η αντίσταση στη διάβρωση των ιόντων χλωρίου ήταν τρεις φορές καλύτερη από αυτή της τυπικής ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Ο χρόνος που χρειάζεται για να διορθωθούν τα πράγματα μειώθηκε από 7 ημέρες σε 48 ώρες.
Ο χάλυβας σκλήρυνσης μαρτενσιτικής κατακρήμνισης 17-4PH υποβάλλεται σε επεξεργασία για να παλαιώσει, γεγονός που καθιστά τις φάσεις ενίσχυσης καθίζησης. Έχει σκληρότητα HRC45-55 και είναι καλό για την επισκευή ακμών μήτρας σφράγισης υψηλού φορτίου. Αυτή η ουσία χρησιμοποιήθηκε από έναν συγκεκριμένο κατασκευαστή ανταλλακτικών αυτοκινήτων για τη στερέωση προοδευτικών κυρτών καλουπιών καλουπιών, γεγονός που τα έκανε να διαρκέσουν 200.000 φορές περισσότερο και να μειώσουν το κόστος στερέωσης ενός μόνο τεμαχίου κατά 60%.
Σειρά Tool Steel: Ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στην απόδοση σε ζεστά περιβάλλοντα
Επειδή μπορεί να αντέξει τη θερμική κόπωση και να σκληρύνει, ο χάλυβας θερμής μήτρας εργασίας H13 χρησιμοποιείται συχνά για τη στερέωση καλουπιών χύτευσης-. Στην παραδοσιακή επισκευή, ο χάλυβας H13 απαιτεί τον έλεγχο του μεγέθους των κόκκων του με σφυρηλάτηση και θερμική επεξεργασία. Στην τρισδιάστατη εκτύπωση, από την άλλη πλευρά, η τεχνολογία κατευθυνόμενης εναπόθεσης ενέργειας (DED) μπορεί να δημιουργήσει απευθείας δομές μικρών κόκκων (ASTM βαθμοί 8{10}}10). Η τρισδιάστατη εκτύπωση από χάλυβα H13 χρησιμοποιήθηκε για τη στερέωση του πυρήνα ενός καλουπιού χύτευσης για ένα μπλοκ κυλίνδρων κινητήρα. Η διάρκεια ζωής θερμικής κόπωσης του στρώματος επισκευής ήταν 12.000 φορές μεγαλύτερη από αυτή της συνηθισμένης συγκόλλησης. Δεν χρειάζεται περαιτέρω θερμική επεξεργασία, η οποία μειώνει τον χρόνο παράδοσης στο μισό.
Ο χάλυβας εργαλείων D2 έχει υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και χρώμιο (C 1,5%, Cr 12%) και σκληρότητα Rockwell HRC60 ή μεγαλύτερη. Είναι καλό για τη στερέωση της κοπτικής άκρης των καλουπιών ψυχρής σφράγισης. Ένας κατασκευαστής ηλεκτρονικών συνδετήρων χρησιμοποίησε τρισδιάστατη εκτύπωση από χάλυβα D2 για να καθορίσει ακριβείς μήτρες σφράγισης. Μετά την επισκευή, το ύψος του γρέζιου μειώθηκε από 0,05 mm σε 0,01 mm και το ποσοστό πιστοποίησης του προϊόντος αυξήθηκε από 92% σε 98%.
Σειρά κραμάτων υψηλής-θερμοκρασίας: εγγύηση απόδοσης ακόμη και στις χειρότερες συνθήκες εργασίας
Τα κράματα{0}}με βάση το νικέλιο υψηλής-θερμοκρασίας, όπως το Inconel 718, παραμένουν ανθεκτικά στους 650 μοίρες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη στερέωση καλουπιών για λεπίδες κινητήρα αεροσκαφών και σφυρηλάτηση υψηλής{4} θερμοκρασίας. Το Inconel 718 είναι πιθανό να αποτύχει κατά τις παραδοσιακές επισκευές λόγω θερμικής ρωγμής. Ωστόσο, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να σταματήσει τον σχηματισμό στηλών κρυστάλλων και να διατηρήσει το ποσοστό ρωγμών κάτω από 0,1% αλλάζοντας τις τακτικές σάρωσης (όπως η περιστροφή του ενδιάμεσου στρώματος κατά 67 μοίρες) και την ενεργειακή πυκνότητα (80-100J/mm ³). Ένας κατασκευαστής αεροσκαφών χρησιμοποίησε το Inconel 718 για να διορθώσει καλούπια για σφυρηλάτηση δίσκων τουρμπίνας. Μετά από θερμικούς κύκλους 620 μοιρών /10000, το στρώμα επισκευής δεν έσπασε και η διάρκεια ζωής του καλουπιού επεκτάθηκε σε τρεις φορές μεγαλύτερη από εκείνη του αρχικού καλουπιού.
Σειρά κράματος χαλκού: μια επιλογή κατά παραγγελία για γρήγορη απαλλαγή από τη θερμότητα
Τα κράματα χαλκού, όπως το CuCrZr, είναι εξαιρετικά για τη στερέωση συστημάτων ψύξης καλουπιού επειδή μπορούν να μεταδώσουν τη θερμότητα πολύ καλά, με θερμική αγωγιμότητα 200–300 W/(m · K). Λόγω των δομικών ορίων, το κανάλι νερού ψύξης στις παραδοσιακές διεργασίες γεώτρησης είναι πιθανό να κρυώσει άνισα. Με την εκτύπωση 3D, μπορείτε να δημιουργήσετε αμέσως ένα ομοιόμορφο κανάλι ψύξης. Ένα καλούπι προφυλακτήρα αυτοκινήτου στερεώθηκε με τρισδιάστατη εκτύπωση από κράμα CuCrZr. Αυτό έκανε το κύκλωμα του νερού ψύξης να λειτουργεί κατά 40% καλύτερα, μείωσε τον χρόνο που χρειαζόταν για την κατασκευή ενός τεμαχίου από 18 δευτερόλεπτα σε 12 δευτερόλεπτα και μείωσε τη χρήση ενέργειας κατά 22%.
2. Προσαρμοστικότητα της διαδικασίας: από την απλή επισκευή στη σύνθετη κατασκευή
Το κύριο πλεονέκτημα των μεταλλικών καλουπιών επισκευής τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι ότι είναι αρκετά ευέλικτα ώστε να επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο της απόδοσης επισκευής μέσω συνεργατικού σχεδιασμού υλικών, τεχνικών και δομών.
Laser Selective Melting (SLM): Μια τυπική τεχνολογία για επισκευή με υψηλή ακρίβεια
Η τεχνολογία SLM χρησιμοποιεί σημεία λέιζερ πλάτους 25 έως 50 μm για να διορθώσει πράγματα με πολύ μικρά ελαττώματα, συμπεριλαμβανομένων των καλουπιών ακριβείας. Κατά την επισκευή ενός καλουπιού συσκευασίας ημιαγωγών, χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία SLM για την εκτύπωση ενός στρώματος επισκευής χάλυβα πάχους 0,05 mm 17-4PH με ακρίβεια διαστάσεων ± 0,02 mm και τραχύτητα επιφάνειας Ra Μικρότερη ή ίση με 0,8 μm. Αφού στερεωθεί, το καλούπι μπορεί να πάει κατευθείαν στην παραγωγή χωρίς να χρειάζεται να γυαλιστεί ξανά.
Τήξη δέσμης ηλεκτρονίων (EBM): Ένας νέος τρόπος για να διορθώσετε κράματα υψηλής- θερμοκρασίας γρήγορα και εύκολα
Η τεχνική EBM χρησιμοποιεί δέσμες ηλεκτρονίων ως πηγή θερμότητας για να φτιάξει γρήγορα πρωτότυπα υλικών όπως ο χαλκός και το τιτάνιο που αντανακλούν καλά το φως στο κενό. Για τη στερέωση ενός καλουπιού για έναν θάλαμο καύσης κινητήρα πυραύλων, χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία EBM για την εκτύπωση καναλιών ψύξης από κράμα CuCrZr. Αυτό έγινε με ρυθμό 200 cm³/h, που είναι πέντε φορές ταχύτερος από την τεχνολογία SLM. Το στρώμα επισκευής είχε πυκνότητα 99,9% και θερμική αγωγιμότητα παρόμοια με αυτή των σφυρηλατήσεων.
Κατευθυνόμενη Εναπόθεση Ενέργειας (DED): Γρήγορη επιδιόρθωση για μεγάλα καλούπια
Η τεχνολογία DED επιτρέπει τη γρήγορη επισκευή μεγάλων καλουπιών με ταυτόχρονη τροφοδοσία σκόνης. Λειτουργεί καλά για τη στερέωση τεράστιου εξοπλισμού όπως καλούπια-χύτευσης και σφυρηλάτησης καλουπιών. Η τεχνολογία DED χρησιμοποιήθηκε για την εκτύπωση ενός στρώματος επισκευής από χάλυβα H13 σε μια περιοχή 0,5 m² σε ένα καλούπι σφυρηλάτησης για ένα ρουλεμάν ανεμογεννήτριας. Ο χρόνος που χρειάστηκε για την επίλυση του προβλήματος μειώθηκε από 15 ημέρες σε 72 ώρες και η αντοχή συγκόλλησης μεταξύ του στρώματος επισκευής και του υποστρώματος έφτασε τα 500 MPa, που είναι αυτό που απαιτείται για τις ρυθμίσεις σφυρηλάτησης υψηλής-πίεσης.
3. Χρήση στην επιχείρηση: Από τη διόρθωση πραγμάτων στην περιοχή μέχρι τη διαχείριση ολόκληρου του κύκλου ζωής
Η τεχνολογία επισκευής μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει εξελιχθεί από την επισκευή ενός καλουπιού στη διαχείριση του κύκλου ζωής του καλουπιού, δημιουργώντας ένα σύστημα κλειστού-βρόχου "προληπτικής επισκευής λειτουργικής ανακατασκευής":
Προληπτική επισκευή: συντήρηση που βασίζεται σε δεδομένα και γίνεται έγκαιρα
Η επισκευή της τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να γίνει εκ των προτέρων με την τοποθέτηση αισθητήρων στο καλούπι για να παρακολουθείτε πράγματα όπως η θερμοκρασία και το άγχος σε πραγματικό χρόνο και χρησιμοποιώντας την τεχνολογία ψηφιακής διπλής όψης για να μαντέψετε πού θα αποτύχει το καλούπι. Μια συγκεκριμένη εταιρεία που κατασκευάζει ανταλλακτικά αυτοκινήτων έχει τοποθετήσει αισθητήρες θερμοκρασίας σε καλούπια χύτευσης-. Όταν η θερμοκρασία του πυρήνα υπερβαίνει το κρίσιμο επίπεδο, η διαδικασία επισκευής τρισδιάστατης εκτύπωσης από κράμα CuCrZr ξεκινά από μόνη της. Αυτό κάνει το καλούπι να διαρκεί 500.000 φορές περισσότερο από ό,τι διαφορετικά.
Λειτουργική αναβάθμιση: Σκεφτόμαστε την επισκευή ως τρόπο βελτίωσης των πραγμάτων
Κατά τη διαδικασία επισκευής, χρησιμοποιούμε νέες δομές, όπως ομοιόμορφη ψύξη και ελαφρύ πλέγμα για να κάνουμε το καλούπι να λειτουργεί καλύτερα. Στην επισκευή ενός καλουπιού έγχυσης για κάλυμμα κινητού τηλεφώνου, χρησιμοποιήθηκε τρισδιάστατη εκτύπωση για την προσθήκη καναλιών ψύξης που είχαν βελτιστοποιηθεί για τοπολογία στον πυρήνα του καλουπιού. Αυτό μείωσε την παραμόρφωση παραμόρφωσης του προϊόντος από 0,8 mm σε 0,2 mm. Η δομή του πλέγματος χρησιμοποιήθηκε επίσης για να μειώσει το βάρος του καλουπιού κατά 30% και την ενεργειακή του χρήση κατά 15%.
Ανακατασκευή: Αξίζει να ανακατασκευαστεί σε μια Κυκλική Οικονομία
Η χρήση τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης για την ανακατασκευή σπασμένων καλουπιών μπορεί να μειώσει το κόστος των επισκευών στο 40% του κόστους των νέων καλουπιών. Κατά τη διαδικασία ανακατασκευής ενός καλουπιού για μια λεπίδα κινητήρα αεροσκάφους, η φθαρμένη κοιλότητα στερεώθηκε με τρισδιάστατη εκτύπωση από κράμα Inconel 718. Αφού επισκευάστηκε, το καλούπι λειτούργησε κατά 90% καθώς και ένα καινούργιο και ο χρόνος που χρειάστηκε για να το διορθώσει πήγε από 3 μήνες σε 3 εβδομάδες, γεγονός που εξοικονομούσε πολλά χρήματα στην παραγωγή.