Vad är livslängden för 3D-utskriftsformar av metall?

1. Materialinnovation: Ny användning av höghållfasta legeringar
Materialets kvaliteter är det som avgör hur länge en form håller. Värmebehandling och inre defekter begränsar utmattningslivslängden för typiska formstål som H13 och S136. Å andra sidan har specialmaterial för 3D-utskrift av metall gjort stora prestandaförbättringar genom att ändra deras sammansättning och procedurer.
Ultra-höghållfast stål CX (Corrax) och 1.2709 (18Ni300) används inom industrin: Draghållfastheten för dessa två material är 1700 MPa och 2000 MPa, medan deras sträckgräns är mer än 1600 MPa. När det kommer till formsprutor håller CX lika länge som S136 stål; när det gäller formgjutning- håller 1.2709 lika länge som H13-stål. Till exempel använder ett företag som tillverkar elfordon 1,2709 material för att tillverka{14}}pressgjutformar för batteriskal. Med topologioptimeringsdesign minskas formens vikt med 40 % och dess livslängd är nästan 80 000 gånger längre, vilket är 40 % längre än med standardmetoder.
Ett stort steg framåt när det gäller hållbarheten hos högtemperaturlegeringar: Optisys tillverkar munstycksformar i kopparlegeringar för mycket tuffa omständigheter, som turbinskivor för flygplansmotorer, med hjälp av DMLS-teknik. Den klarar stötar vid temperaturer upp till 3000 grader och har en värmeledningsförmåga på 380W/(m · K). Dess livslängd är tre gånger längre än för vanliga smidesmetoder.
Skräddarsytt skapande av specialmaterial
Al250C aluminiumlegering varar över 5000 timmar vid en hög temperatur på 250 grader, vilket är 50 gånger längre än Scalmalloy aluminiumlegering. Den har använts mycket i strukturkomponenter för flyg- och rymdindustrin, där den har ersatt vissa titanlegeringskomponenter för att spara pengar.
Shanghai Yisu Laser tillverkad ESU-H13 Mould Steel, ett nytt pulvermaterial. Genom att förbättra hur karbider sprids ut har livslängden för-gjutformar gått från 30 000 gånger i traditionell teknik till 60 000 gånger.
2. Processoptimering: fullständig kedjekontroll från design till gjutning
Materialens kvaliteter påverkar inte bara formens livslängd, utan även den fullständiga processkontrollen från design till formning.
Innovativ design av en konform kylvattenkanal
Metall 3D-utskrifts skiktade tillverkningsfunktioner gör det möjligt att skapa sofistikerade konforma kylkanaler inuti formen. Detta gör formens temperatur jämnare, från ± 15 grader till ± 3 grader. Till exempel gjorde Broadcom Precision en formgjutningsform- för en motorcylinderkropp för ett globalt bilföretag. Genom att optimera arrangemanget av kylvattenkanalen genom simulering sänktes cykeltiden med 35 %, produktens varphastighet sjönk från 0,8 % till 0,15 %, utbytesgraden steg till 99,5 % och formens livslängd gick över 100 000 gånger.
Ympningstryckteknik används nu på ett moget sätt.
Ympningsteknik förbinder det 3D-tryckta elementet med basen för att göra stora formar snabbt och enkelt. Erfarenheten har visat att ympningstryck och allmänt tryck inte gör att formar håller längre, även om det kostar 60 % mindre. Huashu High Techs automatiska ympningsfunktion har till exempel en placeringsnoggrannhet på 0,05 mm, vilket avsevärt snabbar upp produktionen.
Förbättra noggrannheten hos multi-laserutrustning
Platinum BLT-S450 använder synkron scanningsteknik med fyra laser, vilket gör gjutningsprocessen 300 % effektivare. Dynamisk pulverspridningsteknik håller också ytråheten till Ra Mindre än eller lika med 6,3 μm, vilket minskar mängden poleringsarbete som behövs senare och gör att formen håller längre.
3. Efter-behandlingsteknik: det bästa sättet att säkerställa utmattningsprestanda
Livslängden för 3D-utskriftsformar av metall påverkas i hög grad av interna brister såsom porositet och brist på sammansmältning. Efter-bearbetningsteknik ökar utmattningsstyrkan avsevärt för formar genom att ta bort skavanker och göra dem mer organiserade.
Åtgärda defekter i het isostatisk pressning (HIP)
HIP-tekniken får ett materials densitet nära 100% genom att använda höga temperaturer och höga tryck för att bli av med inre porer och mikrosprickor. Till exempel använde ett flygbolag HIP-bearbetade 3D-tryckta turbinskivformar, vilket gjorde att de höll 200 % längre än obehandlade prover och 95 % längre än vanliga smidesprocedurer.
Korrekt styrning av värmebehandlingsprocessen
Härdning och härdning: Du kan få den bästa balansen mellan hårdhet och seghet i formen genom att reglera temperaturen på uppvärmningen och kylningshastigheten. Till exempel, efter att ha härdats och härdat, har 1.2709 stål en hårdhet på 50-52HRC och en slagseghet CVN på 7J, vilket är tillräckligt starkt för pressgjutformar.
spänningsavlastningsglödgning: Denna metod kan ta bort inre restspänningar från stora formar och hindra dem från att spricka medan de används. Formarna som tillverkas av Huashu High Tech FS273M-seriens utrustning ändrar till exempel inte form med mer än 0,05 mm efter att ha behandlats med glödgning.
Kreativ användning av teknik för att göra ytor starkare
Kulblästringsförstärkning: När kulor med hög hastighet träffar ytan på formen skapar de ett lager av tryckspänning som gör den starkare mot utmattning. Till exempel gick livslängden för en specifik smidesform från 20 000 cykler till 50 000 cykler efter kulblandningsbehandling.
Kemisk hårdkromplätering: Lägg till ett lager hårt krom som är 0,02 till 0,05 mm tjockt på formens yta. Detta gör den tre gånger mer motståndskraftig mot slitage och är bra för-höga slitagesituationer.
4. Ett exempel på en vanlig användning: en industridemonstration av ett genombrott i livslängd
Fordonsindustrin: Broadcom Precisions stora steg framåt inom formgjutning-
Broadcom Precisions integrerade 3D-utskriftsgjutningsforminsats håller i mer än 50 000 cykler, tål stötar på 22J och har en produktutbyte på 100 %. Ett världsomspännande bilföretag har använt denna form för att tillverka batteripaketskal. Det sänkte kostnaden för varje enhet med 75 % och minskade leveranstiden från 11 månader till 2 månader.
Aerospace: Formar för raketmotorer för Relativity Space
Relativity Space gör 3D-tryckta munstyckesformar av kopparlegering med EOS M400-utrustning. Dessa formar löser problemet med att kopparlegeringar är för reflekterande genom att använda grön laserteknik. Livslängden uppfyller SpaceXs Starship-projekts krav på en enhet varje vecka, och kostnaden för varje uppskjutning minskar med 30 %.
Xiaomi Technologys precisionsformoptimering för konsumentelektronik
Xiaomi Technology och Yisu Laser arbetar tillsammans för att tillverka-gjutformar för mobiltelefonramar av ESU-H13-material. Formen håller 120 000 gånger längre än traditionella metoder eftersom AI-systemet optimerar strukturen i kylvattenkanalen. Detta gör att Xiaomi kan leverera över 50 miljoner enheter av 14-serien varje år.
5. Trender och problem i branschen
Teknik Fusion Trend AI+3D-utskrift: Siemens NX-programvara använder AI-algoritmer för att automatiskt skapa den bästa kylvattenkanallayouten. Detta minskar designcykeln från 72 timmar till 8 timmar.
Additiv och additiv komposit: LASERTEC 65 3D Hybrid-utrustningen från DMG MORI kombinerar "utskrift" och "fräsning" med en ytråhet på Ra Mindre än eller lika med 0,8 μm.
Flaskhals för stor-användning
Materialkostnad: 316L pulver av rostfritt stål kostar fortfarande så mycket som $500 per kilogram, vilket är 5 till 8 gånger mer än andra smidesmaterial.
Standardbrist: ISO/ASTM 52900-standarden täcker endast 30 % av formapplikationerna, och testkraven för formar med komplicerade strukturer måste uppdateras omedelbart.
Talangklyfta: Den globala formindustrin behöver 120 000 fler 3D-utskriftsingenjörer, och det tar 3 till 5 år att utbilda nya komposittalanger.