จะใช้การพิมพ์ 3 มิติโลหะในแม่พิมพ์-แม่พิมพ์หล่อได้อย่างไร

ประการแรก ประโยชน์หลักของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะที่ทำให้แม่พิมพ์-การหล่อเป็นไปได้
1. คุณสามารถออกแบบอาคารที่ซับซ้อนได้ฟรี ซึ่งเกินกว่าที่งานฝีมือแบบดั้งเดิมจะทำได้
ช่องน้ำหล่อเย็นในแม่พิมพ์หล่อแบบคลาสสิก-ผลิตโดยกระบวนการทางกล ซึ่งทำให้ยากต่อการจัดวางพื้นผิวที่ซับซ้อนหรือช่องลึกที่สม่ำเสมอ สิ่งนี้อาจทำให้เกิดปัญหา เช่น ความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่น และการแตกร้าวจากความร้อนของแม่พิมพ์ การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจสร้างช่องระบายความร้อนที่สอดคล้องโดยการวางวัสดุซ้อนกัน ซึ่งช่วยให้ของเหลวหล่อเย็นส่งผลโดยตรงต่อ-ตำแหน่งที่มีอุณหภูมิสูง และปรับปรุงการกระจายอุณหภูมิบนพื้นผิวแม่พิมพ์ ตัวอย่างเช่น Platinum Technology ใช้วัสดุ BLT-18Ni300 เพื่อสร้างแม่พิมพ์สำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูป ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบช่องการไหลภายใน ประสิทธิภาพการทำความเย็นจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% อายุการใช้งานของแม่พิมพ์เพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่อเทียบกับวิธีการก่อนหน้า และอัตราผลตอบแทนของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นจาก 85% เป็น 99%
2. เพื่อลดค่าใช้จ่ายโดยรวม ให้หาจุดสมดุลระหว่างน้ำหนักเบาและความแข็งแรงของโครงสร้าง
การทำแม่พิมพ์แบบดั้งเดิมต้องใช้การตัดโลหะเป็นจำนวนมาก แต่ใช้วัสดุเพียงประมาณ 30% เท่านั้น โครงสร้างแม่พิมพ์ที่มีน้ำหนักมากยังทำให้การเคลื่อนย้ายและบำรุงรักษามีราคาแพงกว่า เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีใช้ในการพิมพ์โลหะ 3 มิติเพื่อกำจัดวัสดุที่ไม่จำเป็น และค้นหาสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างน้ำหนักและความแข็งแรงของโครงสร้าง แม่พิมพ์หล่ออะลูมิเนียมอัลลอยด์-ที่แสดงโดย Platinum Lite มีน้ำหนักเพียง 27 กก. ซึ่งเบากว่าแม่พิมพ์ทั่วไปถึง 40% นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงพอที่จะทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงกดดันสูง นอกจากนี้ เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบบูรณาการของการพิมพ์ 3D ยังช่วยลดจำนวนชิ้นส่วนที่ต้องประกอบเข้าด้วยกัน หยุดการเปลี่ยนแปลงการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวที่เกิดขึ้นเมื่อชิ้นส่วนถูกต่อเข้าด้วยกัน และทำให้แม่พิมพ์มีเสถียรภาพมากยิ่งขึ้น
3. การทำซ้ำอย่างรวดเร็วและการผลิตที่ยืดหยุ่นเพื่อเร่งวงจรการพัฒนา
การทำแม่พิมพ์ด้วยวิธีดั้งเดิม-ใช้เวลานานและหลายขั้นตอน เช่น การออกแบบ การตัด การเชื่อม และการประกอบเข้าด้วยกัน การเปลี่ยนการออกแบบยังต้องเสียค่าใช้จ่ายมากอีกด้วย การพิมพ์โลหะ 3 มิติขับเคลื่อนการผลิตโดยตรงโดยใช้แบบจำลองดิจิทัล ซึ่งทำให้ง่ายต่อการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและปรับปรุงเมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่น Broadcom Precision ใช้อุปกรณ์ซีรีส์ Huashu High Tech FS273M เพื่อเสนอบริการด้านกระบวนการเต็มรูปแบบสำหรับแม่พิมพ์-การหล่อสำหรับเปลือกแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ วิธีนี้ช่วยลดรอบการพัฒนาจาก 45 วันในกระบวนการดั้งเดิมเหลือ 7 วัน ลดต้นทุนของแต่ละชิ้นลง 60% และประสบความสำเร็จในการใช้งานในวงกว้าง-ด้วยผลผลิต 100,000 ชุดต่อปี
2 ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการพิมพ์โลหะ 3 มิติสำหรับแม่พิมพ์หล่อ-
1. วัสดุใหม่: ทำให้การต้านทานความร้อนและการนำความร้อนทำงานร่วมกันได้ดีขึ้น
แม่พิมพ์หล่อจะต้องทนต่อผลกระทบของอลูมิเนียมเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 องศา ซึ่งจำเป็นต้องมีเกณฑ์ที่เข้มงวดสำหรับความต้านทานการแตกร้าวจากความร้อน ความต้านทานการสึกหรอ และการนำความร้อนของวัสดุ ขณะนี้การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะสามารถใช้เหล็กกล้าเครื่องมือ H13, เหล็กกล้ามาร์เทนซิติก MS1, โลหะผสมทองแดง และวัสดุอื่นๆ ได้อย่างมีเสถียรภาพ นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพผ่าน-เทคโนโลยีเสริมความแข็งแกร่งหลังการประมวลผลได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีทองแดง- ซึ่งมีความแข็ง 52HRC และค่าการนำความร้อน 120W/(m · K) หลังจากผ่านการบำบัดด้วยการดับด้วยเลเซอร์ ซึ่งตอบสนองความต้องการ-การใช้งานในระยะยาวของแม่พิมพ์-แม่พิมพ์หล่อสำหรับใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบิน
2. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: การทำงานร่วมกับเลเซอร์หลายตัวและการควบคุมพารามิเตอร์อัจฉริยะ
ผู้ผลิตอุปกรณ์การพิมพ์มักจะค้นหาวิธีที่จะก้าวข้ามอุปสรรคทางเทคโนโลยีเพื่อให้การพิมพ์เร็วขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น Platinum BLT-S450 สามารถพิมพ์ร่วมกันได้ด้วยเลเซอร์ 8 ตัว และมีขนาดขึ้นรูป 450 มม. × 450 มม. × 500 มม. ความเร็วในการพิมพ์เร็วกว่าอุปกรณ์เลเซอร์เดี่ยวถึง 300% ระบบควบคุมพารามิเตอร์อัจฉริยะสามารถเปลี่ยนกำลังเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน และการตั้งค่าอื่นๆ ได้โดยอัตโนมัติตามคุณสมบัติของวัสดุ เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพพื้นผิวและความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างชั้นจะสูง ตัวอย่างเช่น เมื่อทำแม่พิมพ์-การหล่อสำหรับบล็อกกระบอกสูบเครื่องยนต์ของรถยนต์บางประเภท อุปกรณ์ BLT-S450 จะทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 7 × 24 ชั่วโมง ซึ่งช่วยลดเวลาที่ใช้ในการพิมพ์แม่พิมพ์เดี่ยวจาก 72 ชั่วโมงเหลือ 24 ชั่วโมง และรักษาความแม่นยำของมิติไว้ภายใน ± 0.05 มม.
3. เสริมสร้างความเข้มแข็งหลังการรักษา: ปรับปรุงทั้งประสิทธิภาพของพื้นผิวและอายุความเมื่อยล้า
ความหยาบของพื้นผิว (Ra มากกว่าหรือเท่ากับ 6.3 μm) และความเค้นตกค้างภายในของชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D อาจส่งผลต่อการทำงานของแม่พิมพ์ ดังนั้นจึงต้องปรับปรุงด้วยเทคนิคหลังการรักษา- เทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในขณะนี้คือ:
การรักษาความร้อน: การหลอมจะกำจัดความเครียดภายในและทำให้วัสดุแข็งแรงขึ้น
การพ่นทรายและขัดเงา: เพื่อลดโอกาสที่อะลูมิเนียมจะเกาะติด ให้ทำให้พื้นผิวมีความหยาบน้อยลงโดยการลด Ra ลงเหลือ 0.8 μm หรือต่ำกว่า
การหุ้มด้วยเลเซอร์: การเคลือบบนพื้นผิวของแม่พิมพ์ที่ทนทานต่อการสึกหรอเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งได้คิดค้นขั้นตอนการบำบัดหลังคอมโพสิต-สำหรับแม่พิมพ์-การหล่อแม่พิมพ์ของเปลือกยานยนต์พลังงานใหม่ ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์จาก 30,000 เท่าเป็น 120,000 เท่า และลดต้นทุนต่อชิ้นลง 75%
3 ตัวอย่างวิธีการทำงานของอุตสาหกรรมและวิธีสร้างรายได้
1. ในส่วนของยานพาหนะพลังงานใหม่ แม่พิมพ์-หล่อสำหรับเปลือกแบตเตอรี่
บริษัทชั้นนำที่ผลิตรถยนต์พลังงานใหม่ใช้การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเพื่อผลิตแม่พิมพ์-หล่อสำหรับเปลือกแบตเตอรี่ การออกแบบช่องน้ำหล่อเย็นที่สม่ำเสมอช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอของอุณหภูมิแม่พิมพ์จาก ± 15 องศาเป็น ± 3 องศา ลดรอบเวลาลง 35% และยืดอายุของแม่พิมพ์เดี่ยวเป็นมากกว่า 80,000 เท่า ซึ่งยาวนานกว่าแม่พิมพ์เหล็ก H13 ทั่วไปถึง 40% นอกจากนี้ โครงสร้างน้ำหนักเบาของการพิมพ์ 3 มิติยังทำให้แม่พิมพ์เบาขึ้น 50% ทำให้การจัดการมีประสิทธิภาพมากขึ้น 60% และลดค่าใช้จ่ายลง 45%
2. ในสนามการบินและอวกาศ มีแผ่นดิสก์กังหันเครื่องยนต์ปลอม
ในการผลิตแม่พิมพ์ตีขึ้นรูปจานกังหันสำหรับเครื่องยนต์อากาศยานบางประเภท วิธีการแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องเชื่อมและประกอบชิ้นส่วนแยกกัน 100 ชิ้น ซึ่งอาจใช้เวลาถึง 11 เดือนในการส่งมอบ หลังจากใช้เทคโนโลยี DMLS ของ Optisys แม่พิมพ์ก็ถูกสร้างเป็นหน่วยเดียว ซึ่งลดน้ำหนักลง 95% และใช้เวลาจัดส่งเหลือ 2 เดือน ความแข็งของแม่พิมพ์ได้รับการปรับปรุงขึ้น 25% ด้วยการออกแบบโทโพโลยีที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งตอบสนองความต้องการในการทำงานในอุณหภูมิสูงและแรงกดดันสูง
3. ในโลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แม่พิมพ์หล่อเปลือกแล็ปท็อป-
บริษัทขนาดใหญ่ที่ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคใช้การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเพื่อผลิต-แม่พิมพ์หล่อสำหรับเคสแล็ปท็อป ช่องน้ำหล่อเย็นที่สอดคล้องช่วยลดการบิดเบี้ยวของผลิตภัณฑ์จาก 0.5% เป็น 0.15% และการออกแบบโครงสร้างตาข่ายภายในช่วยลดน้ำหนักลง 40% ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงไว้ มีการใช้แม่พิมพ์ในวงกว้าง โดยผลิตได้ 500,000 ชุดต่อปี ต้นทุนต่อส่วนประกอบลดลง 30% เมื่อเทียบกับวิธีการแบบเก่า