Apakah prinsip asas percetakan 3D logam dalam pembuatan acuan?

1. Prinsip Teknikal: Menukar Model Digital menjadi Objek Logam
Idea utama di sebalik percetakan 3D logam adalah "lebur berlapis digital dan menyusun." Proses utama dalam proses termasuk pemprosesan model, penyebaran serbuk, pencairan tenaga, dan ikatan interlayer. Sebagai contoh, teknologi pencairan selektif laser (SLM) yang popular:
Memotong model 3D dan merancang laluan
Selepas menggunakan perisian CAD untuk membuat model 3D acuan, ia perlu dipindahkan ke dalam perisian mengiris untuk memproses pemprosesan untuk membuat 2D Cross - data keratan yang tebal 20 hingga 50 mikron. Algoritma perancangan laluan menggunakan profil keratan silang - untuk membuat laluan pengimbasan laser dan menyesuaikan kadar pertindihan kolam cair untuk mengelakkan pengumpulan tekanan antara lapisan. Sebagai contoh, semasa membuat acuan suntikan dengan saluran penyejukan konformal, algoritma akan menguruskan dengan teliti susunan di mana saluran lingkaran diimbas untuk memastikan aliran penyejuk lancar.
Lebur katil serbuk dan pembentukan lapisan
Peranti ini meletakkan salutan serbuk logam (aloi titanium, aloi aluminium, atau keluli acuan) di dalam ruang pencetakan. Rasuk laser kemudian mencairkan serbuk di sepanjang laluan yang ditetapkan untuk membuat kolam logam cair. Selepas kolam cair sejuk dan menguatkan dengan cepat, platform pembentukan diturunkan oleh satu ketebalan lapisan. Siklus mengedarkan serbuk, mencairkannya, dan menguatkannya diteruskan sehingga acuan logam dengan ketumpatan 99.9% dibuat. Kaedah ini tidak memerlukan acuan atau lekapan, dan ia boleh membuat struktur rongga dalaman yang rumit secara langsung, seperti mati - acuan pemutus dengan sarang lebah yang mengukuhkan tulang rusuk.
Kawalan Kolaboratif dalam bidang Fizik Multi -
Semasa proses percetakan, ciri -ciri termasuk suhu kolam cair, jumlah oksigen di udara, dan aliran serbuk mesti dipantau dalam masa nyata. Sebagai contoh, sistem kawalan gelung tertutup Yunyao Shenwei menggunakan pengimejan haba inframerah untuk menangkap bentuk kolam cair, secara dinamik mengubah kuasa laser (200-1000W) dan kelajuan pengimbasan (500-2000mm/s), dan mencetuskan tekanan yang diperkuatkan oleh thermal. Sesetengah firma menggunakan teknologi laser hijau untuk meningkatkan kecekapan gandingan tenaga dan memperbaiki kelemahan gabungan separa dalam bahan yang mencerminkan banyak cahaya, seperti tembaga.
2. Kelebihan teknologi: menyelesaikan tiga masalah terbesar dengan pembuatan acuan tradisional
Dengan mengubah cara dibuat, percetakan logam 3D menambah tiga nilai baru kepada industri acuan:
Peningkatan besar dalam kebebasan reka bentuk
Sifat "pemprosesan linear" penggerudian, penggilingan, dan prosedur lain menjadikannya sukar untuk membuat acuan dengan cara tradisional. Saluran penyejukan sering dibuat sebagai garis lurus atau polylines mudah. Ini bermakna bahawa bahagian -bahagian yang dibentuk suntikan tidak sejuk sama rata (perbezaan suhu mungkin lebih daripada 30 darjah) . 3 D Percetakan boleh membuat saluran penyejukan konformal yang boleh direka seperti lingkaran, dendritik, atau biomimetik daun untuk menyesuaikan geometri ruang acuan. Audi telah menggunakan teknik ini untuk membuat acuan - cetakan sejuk 40% lebih cepat, memendekkan kitaran pencetakan suntikan sebanyak 35%, dan menurunkan kadar sekerap dari 8% hingga 1.2%.
Dua kali lebih cepat dan dua kali lebih murah untuk dibuat
Sebagai contoh, acuan suntikan bumper kereta: Ia mengambil masa 6 minggu untuk pemesinan CNC tradisional untuk membuat elektrod, melakukan pemesinan pelepasan elektrik, dan langkah -langkah lain. Ia hanya mengambil masa 72 jam untuk percetakan 3D, dan kadar penggunaan bahan meningkat dari 25% hingga 95%. Untuk acuan adat kelompok kecil, kes -kes seperti peralatan perubatan, kos percetakan 3D kurang 60% kurang daripada kaedah tradisional. Ini menjadikannya sesuai untuk pengesahan prototaip dan tahap pengeluaran percubaan.
Mengoptimumkan prestasi bahan dan struktur
Pemejalan cepat percetakan 3D (kadar penyejukan sehingga 10 ^ 6 darjah /s) boleh mewujudkan struktur bijirin halus yang menjadikan acuan lebih keras dan lebih tahan dipakai. Sebagai contoh, keluli acuan H13 yang dibuat dengan teknologi SLM mempunyai kehidupan keletihan terma yang 2.3 kali lebih lama daripada bahagian palsu. Ini menjadikannya baik untuk mati - situasi pemutus dengan beban berat. Juga, teknik percetakan bahan kecerunan boleh meletakkan salutan kekerasan - (seperti WC Co) pada permukaan acuan sambil mengekalkan teras yang sukar, yang bermaksud "satu bahan untuk kegunaan berganda."
3. Kes penggunaan biasa termasuk penyejukan konformal dan integrasi fungsional.
Percetakan 3D Metal telah memberi impak besar kepada banyak bidang pembuatan acuan, mewujudkan penyelesaian yang unik:
Acuan suntikan: Penggunaan besar saluran air penyejuk yang sesuai
Dalam acuan shell perkakas rumah besar, 3D - saluran air bercetak boleh memotong masa penyejukan dari 45 saat hingga 28 saat dan menghilangkan kelemahan kimpalan. Sebuah syarikat menghasilkan kanal biomimetik untuk acuan panel penghawa dingin yang mempunyai kebosanan permukaan 0.02mm, yang merupakan tahap yang sama seperti cermin.
Acuan pemutus mati: Reka bentuk dengan ruang rumit dan ringan
Untuk membuat rongga dalaman yang rumit menggunakan acuan pemutus tradisional -, anda perlu mengumpulkan beberapa bahagian. Menggunakan percetakan 3D, anda boleh membuat acuan dengan lubang yang melintasi satu sama lain dan nipis - tulang rusuk berdinding sekaligus. Sebagai contoh, kotak bateri kenderaan tenaga baru mati - acuan pemutus menggunakan reka bentuk pengoptimuman topologi untuk mengurangkan berat badan sebanyak 42%. Kehidupan acuan juga dilanjutkan dari 50,000 kali hingga 120,000 kali dengan saluran bercetak 3D.
Acuan Tayar Getah: Membuat Blok Corak dengan Ketepatan yang Hebat
Pada masa lalu, sukar untuk membuat corak tayar dengan ketepatan mikrometer -, seperti saluran saliran tayar hujan yang hanya 1.5mm lebar. Menggunakan kawalan laser ketepatan -, percetakan 3D boleh membuat acuan blok corak secara langsung, yang mengelakkan ubah bentuk corak yang boleh berlaku dengan pemesinan pelepasan elektrik. Ketepatan kedudukan corak berulang dari acuan tayar perlumbaan F1 yang dibuat oleh syarikat tertentu adalah ± 0.01mm, yang diperlukan oleh Persekutuan Automobil Antarabangsa.
4. Trend Industri: Dari Terobosan Teknologi ke Perubahan dalam Alam Sekitar
Percetakan 3D Metal berubah dalam industri acuan dari "penggantian titik tunggal" kepada "inovasi sistem":
Langkah besar ke hadapan dalam teknologi percetakan bahan multi -
Sekarang, mencetak bahan komposit seperti aluminium tembaga dan seramik keluli masih menjadi masalah dalam perniagaan. Walau bagaimanapun, teknologi baru seperti laser hijau dan kolaborasi pelbagai rasuk telah membuat beberapa bahan yang serasi dengan satu sama lain. Sebagai contoh, sebuah syarikat datang dengan teknik percetakan bimetallik keluli tembaga yang menggunakan ikatan metalurgi antara muka untuk mencari kompromi antara kekonduksian haba dan kekuatan. Pendekatan ini baik untuk acuan untuk cecair - radiator yang disejukkan.
Cara pembuatan komposit aditif
Kaedah pembuatan hibrid yang menggabungkan pemesinan ketepatan CNC sudah biasa. Sebagai contoh, laluan air conformal dibuat terlebih dahulu menggunakan percetakan 3D, dan kemudian rongga diperbaiki dengan menggunakan pusat pemesinan paksi lima -. Ini mengambil kesempatan daripada faedah reka bentuk percetakan 3D dan memastikan kualiti permukaan acuan adalah baik (RA kurang daripada atau sama dengan 0.8 μm).
Membina sistem yang cerdas dan seragam
Syarikat -syarikat di Amerika Syarikat sedang berusaha untuk mewujudkan piawaian untuk acuan percetakan 3D logam. Piawaian ini termasuk kualiti serbuk (sphericity lebih besar daripada atau sama dengan 90%, kandungan oksigen <0.05%), keupayaan untuk mencari kecacatan (porositas imbasan CT kurang daripada atau sama dengan 0.5%), dan kriteria untuk rawatan pos -. Algoritma AI juga telah digunakan untuk meningkatkan laluan percetakan pada masa yang sama. Melalui kecerdasan mesin, satu platform telah menjadikan struktur sokongan 30% lebih ringan dan mencetak 25% lebih cekap.