ทำอย่างไรจึงจะได้แม่พิมพ์ช่องระบายความร้อนที่ซับซ้อนผ่านการพิมพ์โลหะ 3D

ประการหนึ่ง ข้อจำกัดของช่องระบายความร้อนทั่วไป: ขีดจำกัดคู่ของประสิทธิภาพและคุณภาพ
เทคโนโลยีการเจาะแบบข้ามใช้เพื่อสร้างช่องระบายความร้อนของแม่พิมพ์แบบคลาสสิก และเกณฑ์การออกแบบจะถูกจำกัดโดยความตรงของเส้นทางการตัดเฉือน ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องเจาะพื้นผิวการแยกส่วนของแม่พิมพ์กันชนรถยนต์เพื่อให้มีที่ว่างสำหรับวงจรน้ำหล่อเย็น อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะรักษาระยะห่างระหว่างวงจรน้ำและพื้นผิวโพรงแม่พิมพ์ให้เท่ากัน ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นแตกต่างกันมาก ตามข้อมูลอุตสาหกรรม แม่พิมพ์ทั่วไปจะเย็นลงเพียง 30% ถึง 50% ของเวลาที่ควรจะเป็น และการทำความเย็นอาจใช้เวลาถึง 70% ของเวลาที่ใช้ในการผลิตแม่พิมพ์ ประมาณ 40% ของอัตราเสียของผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นโดยตรงจากการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ
นอกจากนี้ การทำแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนยังเกี่ยวข้องกับการแปรรูปบล็อกและการประกบ ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้มีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดมากขึ้นระหว่างการประกอบ แต่ยังทำให้อายุการใช้งานของแม่พิมพ์สั้นลงอีกด้วย เช่น แม่พิมพ์สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์ต้องได้รับการแก้ไขเป็นจำนวนมาก เนื่องจากวงจรน้ำหล่อเย็นมักถูกปิดกั้น ซึ่งมีค่าใช้จ่ายในการรักษามากกว่า 2 ล้านหยวนต่อปี ปัญหาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าฝีมือการผลิตแบบเดิมไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างแม่พิมพ์คุณภาพสูงเสมอไป
2 ก้าวสำคัญในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ: การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะทำให้สามารถ "ออกแบบฟรี" และ "การขึ้นรูปแบบบูรณาการ" ของช่องระบายความร้อนได้โดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLM) และการหลอมลำอิเล็กตรอน (EBM) สามสิ่งต่อไปนี้แสดงประโยชน์หลัก:
1. องศาความอิสระทางเรขาคณิต: แม่น้ำที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งพอดีกับโพรงแม่พิมพ์
การออกแบบช่องระบายความร้อนที่สอดคล้องตามขีดจำกัดทางเรขาคณิตของการเจาะมาตรฐาน และสามารถเปลี่ยนเส้นทางน้ำให้พอดีกับความโค้งของพื้นผิวของโพรงแม่พิมพ์ ตัวอย่างเช่น ส่วนแทรกการทำความเย็นที่เป็นไปตามมาตรฐานของ Zhongrui Technology สำหรับแม่พิมพ์เครื่องใช้ในบ้าน ใช้ซอฟต์แวร์จำลองเพื่อรักษาระยะห่างระหว่างทางเดินของน้ำหล่อเย็นและพื้นผิวโพรงแม่พิมพ์ภายใน 2 มม. ซึ่งจะช่วยลดรอบการฉีดขึ้นรูปลง 35% และอัตราการบิดเบี้ยวของผลิตภัณฑ์ลง 60% ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ บริษัท Diamond Tool ในสหรัฐอเมริกาได้เปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องน้ำหล่อเย็นจาก 11.11 มม. เป็น 8 มม. ในขณะที่ยังคงรักษาพื้นที่หน้าตัด-ให้เท่าเดิม ทำให้อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นและประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนเท่ากัน
2. การเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี: ทำให้สิ่งต่าง ๆ เบาลงและรวมฟังก์ชันต่างๆ
การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะสามารถสร้างการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา เช่น โครงสร้างขัดแตะ ซึ่งใช้วัสดุน้อยลงแต่ยังแข็งแรง ตัวอย่างเช่น ช่องระบายความร้อนแบบตาข่ายกลวงของ Platinum สำหรับแม่พิมพ์ใบมีดของเครื่องยนต์เครื่องบิน ช่วยลดน้ำหนักลง 40% และเพิ่มประสิทธิภาพการทำความเย็นเป็น 2.3 เท่าของการออกแบบมาตรฐาน นอกจากนี้ การพิมพ์ 3 มิติยังสามารถสร้างชิ้นส่วนต่างๆ เช่น หัวฉีดร้อนและฉนวนมีซอนได้ในคราวเดียว ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดระหว่างการประกอบ หากธุรกิจใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อตัดจำนวนชิ้นส่วนหัวฉีดร้อนจาก 12 ชิ้นเหลือ 3 ชิ้น เวลาในการประกอบชิ้นส่วนเข้าด้วยกันจะลดลง 80% และปัญหาช่องว่างที่เกิดขึ้นเมื่อสิ่งต่างๆ ขยายตัวและหดตัวด้วยความร้อนจะได้รับการแก้ไขโดยสิ้นเชิง
3. นวัตกรรมด้านวัสดุ: โลหะผสมประสิทธิภาพสูงสามารถนำมาใช้ในรูปแบบต่างๆ ได้อย่างไร
การพิมพ์โลหะ 3D สามารถใช้วัสดุได้หลากหลาย รวมถึงเหล็กกล้าแม่พิมพ์ (เช่น 18Ni300 และ H13) โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง- (เช่น Inconel 718) อลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่น AlSi10Mg) และอื่นๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ผง 18Ni300 ของ Jiangsu Weilari มีระดับออกซิเจนน้อยกว่า 0.03% ความหนาแน่นของชิ้นส่วนที่พิมพ์มากกว่า 99.5% และมีอายุการใช้งานที่มากกว่าสองเท่าของแม่พิมพ์ทั่วไป ในขอบเขตของยานพาหนะพลังงานใหม่ บริษัทแห่งหนึ่งใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างโครงมอเตอร์โลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีช่องระบายความร้อนแบบเกลียว ช่วยลดน้ำหนักลง 50% และเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อนได้ 30%
3 การใช้ทางอุตสาหกรรม: จากการผลิตระดับสูง-ไปจนถึงการใช้อย่างแพร่หลาย
แม่พิมพ์ระบายความร้อนตามแบบสำหรับการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะถูกนำมาใช้ทั่วโลก และมีผลกระทบอย่างมากต่อเศรษฐกิจและคุณภาพของผลิตภัณฑ์
1. แม่พิมพ์ฉีด: เพิ่มคุณภาพและประสิทธิภาพเป็นสองเท่า
แม่พิมพ์หัวเข็มขัดนิรภัยในรถยนต์ที่ซัวเถารุ่ยเซียงโมลด์ใช้นั้นพิมพ์โดยอุปกรณ์ Huashu High tech FS271M ซึ่งช่วยลดเวลาในการทำความเย็นจาก 25 วินาทีเหลือ 13 วินาที รอบการผลิตชิ้นเดียวจาก 43.6 วินาทีเหลือ 31.6 วินาที และเพิ่มประสิทธิภาพขึ้น 27.5% ประสิทธิภาพการทำความเย็นของเม็ดมีดแม่พิมพ์ก็เพิ่มขึ้นจาก 15% เป็น 22% และตอนนี้อัตราการรับรองผลิตภัณฑ์อยู่ที่ 99.2% Audi Germany ลดเวลาที่ใช้ในการผลิตโครงยึดเครื่องยนต์อะลูมิเนียมอัลลอยด์ลง 40% และปริมาณพลังงานที่ใช้ลง 25% โดยใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้าง-ส่วนแทรกแม่พิมพ์หล่อ
2. แม่พิมพ์หล่อ: ระดับใหม่ของประสิทธิภาพในสถานการณ์ที่ร้อนจัด
ในอุตสาหกรรมการหล่อแม่พิมพ์โลหะผสมแมกนีเซียม- บริษัทแห่งหนึ่งสร้างแกนแม่พิมพ์จากเหล็กกล้าแม่พิมพ์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติ (CX) อายุการใช้งานของแม่พิมพ์เพิ่มขึ้นจาก 80,000 เท่าเป็น 150,000 เท่า และต้นทุนของแต่ละชิ้นลดลง 40%. 3การพิมพ์ D สามารถทำการเปลี่ยนแปลงแม่พิมพ์ได้อย่างรวดเร็วเช่นกัน ด้วยการพิมพ์แม่พิมพ์ทดสอบ บริษัทที่ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคสามารถลดเวลาในการผลิตสินค้าใหม่จากหกเดือนเหลือสองเดือน
3. สถานการณ์พิเศษ: โซลูชันที่ปรับแต่งมาโดยเฉพาะสำหรับสภาวะที่รุนแรงมาก
ทีม Octane Racing จากอินเดียใช้อุปกรณ์ EOS M290-2 FLX ในการพิมพ์โครงมอเตอร์ล้อ ตัวเครื่องนี้มีช่องระบายความร้อนแบบเกลียวและมีน้ำหนักเพียง 1.3 กก. ซึ่งน้อยกว่าการออกแบบแบบดั้งเดิมถึง 50% นอกจากนี้ยังเป็นไปตามข้อกำหนดการกระจายความร้อนสำหรับอุณหภูมิสูงถึง 600 องศา ในอุตสาหกรรมการแพทย์ บริษัทบางแห่งได้เพิ่มความสม่ำเสมอในการทำความเย็นเป็น 98% ด้วยการพิมพ์ 3D แม่พิมพ์ปลูกถ่ายกระดูกโลหะผสมไทเทเนียม เพื่อป้องกันรอยแตกร้าวที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อแม่พิมพ์ถูกทำให้ร้อนด้วยวิธีดั้งเดิม