กระบวนการพิมพ์ 3 มิติโลหะทั่วไปในการผลิตแม่พิมพ์มีอะไรบ้าง

一 เทคโนโลยีการหลอมผงเตียง: หมายถึงความแม่นยำสูงและโครงสร้างที่ซับซ้อน
เทคโนโลยีการหลอมแบบผงเบดใช้ลำแสงพลังงานสูง-ในการหลอมชั้นผงโลหะแบบเลือกสรร ปัจจุบันเป็นขั้นตอนที่ใช้บ่อยที่สุดในการทำแม่พิมพ์ ตัวอย่างของเทคโนโลยีเหล่านี้ ได้แก่ การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLM) และการหลอมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (EBM)
1. เทคโนโลยี SLM: ตัวเปลี่ยนเกม-สำหรับระบบหล่อเย็นของแม่พิมพ์
SLM ใช้ลำแสงเลเซอร์กำลังสูง-ในการหลอมผงโลหะทีละชั้น ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีความหนาแน่นมากกว่า 99.9% การออกแบบช่องระบายความร้อนแบบสม่ำเสมอคือจุดที่คุณค่าพื้นฐานแสดงออกมาในการทำแม่พิมพ์ ขั้นตอนการเจาะจะจำกัดช่องระบายความร้อนของแม่พิมพ์แบบดั้งเดิมให้อยู่ในรูปแบบซิกแซกเชิงเส้นหรือแบบธรรมดา ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพในการทำความเย็นน้อยลง เทคโนโลยี SLM สามารถสร้างช่องทางน้ำที่ไม่ตรง เช่น เกลียวและเดนไดรต์ ทำให้การทำความเย็นมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่า 40% ตัวอย่างเช่น เมื่อโทรศัพท์ Huawei เปลี่ยนมาใช้โทโพโลยี-การออกแบบช่องที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับแม่พิมพ์เฟรม เวลาที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเดียวเพิ่มขึ้นจาก 120 วินาทีเป็น 75 วินาที และอัตราผลตอบแทนก็เพิ่มขึ้นจาก 89% เป็น 98%
2. เทคโนโลยี EBM: วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างแม่พิมพ์สำหรับโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-
เทคโนโลยี EBM ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อละลายผงโลหะในสุญญากาศ สิทธิประโยชน์พิเศษคือ:
ความสามารถในการปรับตัวของวัสดุ: ทำงานได้ดีกับโลหะแอคทีฟ เช่น โลหะผสมไทเทเนียมและโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งมีนิกเกิล-เป็น- โลหะเหล่านี้มักใช้ในแม่พิมพ์คุณภาพสูง- เช่นเดียวกับที่ใช้ในเครื่องยนต์อากาศยานและรถยนต์
การควบคุมความเค้นตกค้าง: ความเร็วในการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนค่อนข้างสูง ซึ่งสามารถลดความเครียดจากความร้อนและโอกาสที่จะเกิดการเสียรูปของเชื้อราได้อย่างมาก
สิ่งต่างๆ ถูกสร้างขึ้นมาได้ดีแค่ไหน: ความหนาแน่นของพลังงานของลำอิเล็กตรอนคือ 3 ถึง 5 เท่าของเลเซอร์ และความเร็วในการพิมพ์เร็วกว่า SLM 30% ถึง 50%
แม่พิมพ์โลหะผสมไทเทเนียมของ Platinum สำหรับเครื่องยนต์เครื่องบินผลิตโดยใช้เทคโนโลยี EBM ซึ่งเพิ่มช่องอากาศพลศาสตร์ที่ซับซ้อน ทำให้แม่พิมพ์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น (จาก 8,000 ถึง 25,000 รอบ) และทำให้แม่พิมพ์มีน้ำหนักเบาขึ้น 42%
2 เทคโนโลยีการสะสมพลังงานโดยตรง: วิธีที่ยอดเยี่ยมในการแก้ไขแม่พิมพ์ขนาดใหญ่และสร้างสิ่งต่าง ๆ เพิ่มเติม
เทคโนโลยีการสะสมพลังงานแบบกำหนดทิศทางนั้นดีสำหรับการสร้างและยึดแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ เนื่องจากสามารถเคลื่อนย้ายผงโลหะหรือลวดและการหลอมละลายได้ในเวลาเดียวกัน เลเซอร์ใกล้รูปร่างสุทธิ (LENS) และการผลิตสารเติมแต่งส่วนโค้ง (WAAM) เป็นสองวิธีหลัก
1. เทคโนโลยีเลนส์: วิธีใหม่ในการสร้างแม่พิมพ์วัสดุไล่ระดับสี
เทคโนโลยีเลนส์ช่วยให้วัสดุต่างๆ เปลี่ยนจากวัสดุหนึ่งไปอีกวัสดุหนึ่งได้อย่างราบรื่น โดยการหลอมอนุภาคโลหะและเคลื่อนย้ายไปพร้อมๆ กันผ่านลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้น เทคโนโลยีนี้ใช้เพื่อสร้างแม่พิมพ์-การหล่อแบบตายตัวด้วยโครงสร้างเกรดตามหน้าที่ในขั้นตอนการสร้างแม่พิมพ์-:
ชั้นพื้นผิว: แข็งแรงมากและทนทานต่อการสึกหรอมาก เพื่อให้แม่พิมพ์ทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น จึงใช้โลหะผสมโคบอลต์โครเมียม
ชั้นแกนกลาง: การใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่แข็งแกร่งและมีความหนาแน่นต่ำ-เพื่อทำให้แม่พิมพ์มีน้ำหนักเบาขึ้นและกำจัดความร้อนได้ดีขึ้น
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันมาตรฐาน โครงสร้างแบบไล่ระดับนี้ทำให้แม่พิมพ์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 2–3 เท่า และใช้พลังงานน้อยลง 15–20%
2. เทคโนโลยี WAAM: -วิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตแม่พิมพ์ขนาดใหญ่
WAAM มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ใช้อาร์คไฟฟ้าเป็นแหล่งความร้อนในการหลอมลวดโลหะ
ต้นทุนวัสดุต่ำ: ลวดโลหะมีราคาเพียงหนึ่ง-ในสามถึงหนึ่ง-ครึ่งหนึ่งของวัสดุที่เป็นผง
ประสิทธิภาพการตกตะกอนสูง: อาจสะสมโลหะ 3-5 กิโลกรัมทุกๆ ชั่วโมง ซึ่งเพียงพอสำหรับสร้างแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ที่มีความกว้างหนึ่งเมตร
ความสามารถในการซ่อมแซมที่แข็งแกร่ง: สามารถแก้ไขรอยแตกร้าวและการสึกหรอได้โดยการสะสมวัสดุลงบนแม่พิมพ์ที่มีอยู่โดยตรง
บริษัทรถยนต์แห่งหนึ่งใช้เทคโนโลยี WAAM ในการซ่อมแม่พิมพ์สำหรับกระบอกสูบเครื่องยนต์ขนาด 2 ตัน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการซ่อมได้ 68% เมื่อเทียบกับการได้แม่พิมพ์ใหม่ และลดเวลาในการซ่อมจาก 45 วันเหลือ 7 วัน
3 เทคโนโลยีการพ่นด้วยกาว: วิธีหนึ่งในการทำให้แม่พิมพ์ขนาดเล็ก-มีประสิทธิภาพมากขึ้น
เทคโนโลยีการพ่นกาวจะพ่นกาวเฉพาะบริเวณที่จำเป็นในการติดอนุภาคผงโลหะเท่านั้น หลังจากล้างไขมันและเผาผนึกแล้ว ก็จะทำให้เกิดชิ้นโลหะที่มีความหนาแน่นสูง เทคโนโลยีนี้มีขนาดถึงขีดจำกัดของเทคโนโลยีการหลอมแบบผงเบด ทำให้เป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ขนาดเล็ก
1. ประโยชน์ในแง่ของเทคโนโลยี
การผลิตที่รวดเร็ว: ไม่จำเป็นต้องละลายแต่ละชั้นแยกกัน และความเร็วในการพิมพ์เร็วกว่า SLM 5–10 เท่า
การใช้วัสดุสูง: ผงที่ไม่ได้ผูกมัดอาจนำไปรีไซเคิลได้ 100% ซึ่งช่วยลดต้นทุนวัสดุได้ 30% ถึง 40%
มีอิสระทางเรขาคณิตมากมาย: อาจสร้างแม่พิมพ์ที่มีรูปทรงโพรงภายในที่ซับซ้อน รวมถึงแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกที่มีการระบายความร้อนตามแบบ
2. ตัวอย่างการใช้งาน
บริษัทอุปกรณ์ทางการแพทย์แห่งหนึ่งใช้เทคโนโลยีการพ่นด้วยกาวเพื่อสร้างแม่พิมพ์แบบกำหนดเองสำหรับการปลูกถ่ายกระดูกและข้อ ต้นทุนในการผลิตแม่พิมพ์หนึ่งชิ้นลดลงจาก 12,000 หยวน เหลือ 4,800 หยวน และเวลาที่ใช้ในการผลิตแม่พิมพ์ลดลงจาก 6 เดือนเหลือ 50 วัน เทคโนโลยีนี้ยังใช้กันทั่วไปในด้านต่างๆ เช่น แม่พิมพ์เครื่องประดับและแม่พิมพ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ ช่วยให้การผลิตแม่พิมพ์ก้าวไปสู่ความยืดหยุ่นและการปรับแต่งที่มากขึ้น
4 อนาคตของการทำแม่พิมพ์คือการบูรณาการหลาย-กระบวนการ
เนื่องจากเทคโนโลยีก้าวหน้าไป กระบวนการเดียวจึงไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของการผลิตแม่พิมพ์อีกต่อไป ดังนั้นการควบรวมกระบวนการต่างๆ เข้าด้วยกันจึงกลายเป็นแนวทางใหม่ในอุตสาหกรรม
การประมวลผลคอมโพสิต SLM+CNC: ขั้นแรก ให้ใช้ SLM เพื่อพิมพ์แม่พิมพ์เปล่า จากนั้น ใช้ CNC สำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ ซึ่งจะรักษาสมดุลความเร็วของการขึ้นรูปกับความแม่นยำของพื้นผิว
การผสมผสานเลนส์และการรักษาความร้อน: ในระหว่างกระบวนการสะสมเลนส์ การชุบด้วยเลเซอร์จะดำเนินการพร้อมกันเพื่อเพิ่มความแข็งของพื้นผิวของแม่พิมพ์ให้มากกว่า 55HRC
การพ่นด้วยกาวบวกกับการเพิ่มความหนาแน่นของ HIP: การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) จะกำจัดรูพรุนภายในในส่วนที่เคลือบด้วยกาว ทำให้มีความหนาแน่นของแม่พิมพ์มากกว่า 99.5%