อายุการใช้งานของแม่พิมพ์การพิมพ์โลหะ 3D คืออะไร?

1. นวัตกรรมด้านวัสดุ: การใช้งานใหม่สำหรับโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง
คุณสมบัติของวัสดุเป็นตัวกำหนดว่าแม่พิมพ์จะมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน การรักษาความร้อนและข้อบกพร่องภายในจำกัดอายุการใช้งานความล้าของเหล็กกล้าแม่พิมพ์ทั่วไป เช่น H13 และ S136 ในทางกลับกัน วัสดุพิเศษในการพิมพ์โลหะ 3D ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมากโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบและขั้นตอน
เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษ- CX (Corrax) และ 1.2709 (18Ni300) ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม: ความต้านทานแรงดึงของวัสดุทั้งสองนี้คือ 1700MPa และ 2000MPa ในขณะที่กำลังรับแรงดึงมากกว่า 1600MPa เมื่อพูดถึงแม่พิมพ์ฉีด CX มีอายุการใช้งานยาวนานเท่ากับเหล็ก S136; เมื่อพูดถึงแม่พิมพ์หล่อ- 1.2709 มีอายุการใช้งานพอๆ กับเหล็ก H13 ตัวอย่างเช่น บริษัทที่ผลิตยานพาหนะไฟฟ้าใช้วัสดุ 1.2709 ในการผลิตแม่พิมพ์-หล่อสำหรับเปลือกแบตเตอรี่ ด้วยการออกแบบโทโพโลยีที่เหมาะสมที่สุด น้ำหนักของแม่พิมพ์จะลดลง 40% และอายุการใช้งานยาวนานขึ้นเกือบ 80,000 เท่า ซึ่งนานกว่าวิธีมาตรฐานถึง 40%
ก้าวสำคัญในด้านความทนทานของโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-: Optisys ผลิตแม่พิมพ์หัวฉีดโลหะผสมทองแดงสำหรับสถานการณ์ที่รุนแรงมาก เช่น แผ่นกังหันสำหรับเครื่องยนต์เครื่องบิน โดยใช้เทคโนโลยี DMLS สามารถรับแรงกระแทกที่อุณหภูมิสูงถึง 3000 องศา และมีค่าการนำความร้อน 380W/(m · K) อายุการใช้งานยาวนานกว่าวิธีการตีขึ้นรูปทั่วไปถึงสามเท่า
การสร้างวัสดุพิเศษตามความต้องการ
อลูมิเนียมอัลลอยด์ Al250C ใช้งานได้นานกว่า 5,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิสูง 250 องศา ซึ่งนานกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์ Scalmalloy ถึง 50 เท่า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบโครงสร้างการบินและอวกาศ โดยได้เปลี่ยนส่วนประกอบโลหะผสมไทเทเนียมบางส่วนเพื่อประหยัดเงิน
Shanghai Yisu Laser ผลิตเหล็กแม่พิมพ์ ESU-H13 ซึ่งเป็นวัสดุผงชนิดใหม่ ด้วยการปรับปรุงวิธีการกระจายคาร์ไบด์ อายุการใช้งานของแม่พิมพ์หล่อ-จึงเพิ่มขึ้นจาก 30,000 เท่าในเทคนิคดั้งเดิมเป็น 60,000 เท่า
2. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: การควบคุมห่วงโซ่เต็มรูปแบบตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการขึ้นรูป
คุณภาพของวัสดุไม่เพียงส่งผลต่ออายุการใช้งานของแม่พิมพ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการควบคุมกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการขึ้นรูปด้วย
นวัตกรรมการออกแบบช่องน้ำหล่อเย็นแบบสม่ำเสมอ
คุณสมบัติการผลิตแบบหลายชั้นของการพิมพ์ Metal 3D ช่วยให้สามารถสร้างช่องระบายความร้อนตามโครงสร้างที่ซับซ้อนภายในแม่พิมพ์ได้ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของแม่พิมพ์สม่ำเสมอยิ่งขึ้น โดยเริ่มจาก ± 15 องศา ถึง ± 3 องศา ตัวอย่างเช่น Broadcom Precision ได้สร้างแม่พิมพ์หล่อ-สำหรับตัวกระบอกสูบของเครื่องยนต์ให้กับบริษัทรถยนต์ระดับโลก ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดเรียงช่องน้ำหล่อเย็นผ่านการจำลอง รอบเวลาจึงลดลง 35% อัตราการบิดเบี้ยวของผลิตภัณฑ์ลดลงจาก 0.8% เป็น 0.15% อัตราผลตอบแทนเพิ่มขึ้นเป็น 99.5% และอายุการใช้งานของแม่พิมพ์มากกว่า 100,000 ครั้ง
ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์แบบกราฟต์กำลังถูกนำมาใช้อย่างครบถ้วน
เทคโนโลยีการพิมพ์แบบกราฟต์เชื่อมต่อองค์ประกอบที่พิมพ์แบบ 3 มิติเข้ากับฐาน เพื่อสร้างแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าการพิมพ์แบบกราฟต์และการพิมพ์ทั่วไปไม่ได้ทำให้แม่พิมพ์มีอายุการใช้งานอีกต่อไป แม้ว่าจะมีต้นทุนน้อยกว่าถึง 60% ก็ตาม ตัวอย่างเช่น ฟังก์ชันการต่อกิ่งอัตโนมัติของ Huashu High Tech มีความแม่นยำในการวางตำแหน่งที่ 0.05 มม. ซึ่งช่วยเร่งการผลิตได้อย่างมาก
เพิ่มความแม่นยำของอุปกรณ์เลเซอร์หลายตัว-
Platinum BLT-S450 ใช้เทคโนโลยีการสแกนแบบเลเซอร์ซิงโครนัสสี่แบบ ซึ่งทำให้กระบวนการขึ้นรูปมีประสิทธิภาพมากขึ้น 300% เทคโนโลยีการเกลี่ยสีฝุ่นแบบไดนามิกยังรักษาความหยาบของพื้นผิวไว้ที่ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 6.3 μm ซึ่งช่วยลดปริมาณงานขัดที่ต้องการในภายหลัง และทำให้แม่พิมพ์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
3. เทคโนโลยีหลังการประมวลผล-: วิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบประสิทธิภาพความล้า
อายุการใช้งานที่ยาวนานของแม่พิมพ์การพิมพ์โลหะ 3 มิติได้รับผลกระทบอย่างมากจากข้อบกพร่องภายใน เช่น ความพรุนและการขาดฟิวชัน เทคนิคหลังการประมวลผล-จะช่วยเพิ่มความแข็งแรงเมื่อยล้าของแม่พิมพ์ได้อย่างมาก โดยการกำจัดข้อบกพร่องและทำให้พวกเขาเป็นระเบียบมากขึ้น
แก้ไขข้อบกพร่องในการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP)
เทคโนโลยี HIP ทำให้วัสดุมีความหนาแน่นใกล้เคียง 100% โดยใช้อุณหภูมิสูงและแรงกดดันสูงเพื่อกำจัดรูขุมขนภายในและรอยแตกขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น บริษัทการบินแห่งหนึ่งใช้แม่พิมพ์จานกังหันที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติของ HIP- ซึ่งทำให้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าตัวอย่างที่ไม่ผ่านการบำบัดถึง 200% และนานกว่ากระบวนการตีขึ้นรูปทั่วไปถึง 95%
ควบคุมกระบวนการบำบัดความร้อนได้อย่างถูกต้อง
การชุบแข็งและการอบคืนตัว: คุณจะได้รับความสมดุลที่ดีที่สุดของความแข็งและความเหนียวในแม่พิมพ์โดยการควบคุมอุณหภูมิของการทำความร้อนและอัตราการทำความเย็น ตัวอย่างเช่น หลังจากผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัวแล้ว เหล็ก 1.2709 มีความแข็ง 50-52HRC และ CVN ความทนทานต่อแรงกระแทกที่ 7J ซึ่งแข็งแกร่งเพียงพอสำหรับแม่พิมพ์หล่อขึ้นรูป
การหลอมบรรเทาความตึงเครียด: วิธีการนี้สามารถขจัดความตึงที่ตกค้างภายในออกจากแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ และป้องกันไม่ให้เกิดการแตกร้าวในขณะที่ใช้งาน ตัวอย่างเช่น แม่พิมพ์ที่ผลิตโดยอุปกรณ์ซีรีส์ Huashu High Tech FS273M เปลี่ยนรูปร่างไม่เกิน 0.05 มม. หลังจากผ่านการอบอ่อน
การใช้เทคโนโลยีอย่างสร้างสรรค์เพื่อทำให้พื้นผิวแข็งแกร่งขึ้น
การเสริมความแข็งแกร่งของการขัดผิวด้วยการยิง: เมื่อกระสุนความเร็วสูง-กระทบกับพื้นผิวของแม่พิมพ์ พวกมันจะสร้างชั้นของแรงอัดที่ทำให้แข็งแกร่งขึ้นต่อความเมื่อยล้า ตัวอย่างเช่น อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ตีขึ้นรูปโดยเฉพาะเพิ่มขึ้นจาก 20,000 รอบเป็น 50,000 รอบหลังจากการขัดผิวด้วยการฉีด
การชุบโครเมียมแข็งด้วยสารเคมี: เพิ่มชั้นฮาร์ดโครเมียมที่มีความหนา 0.02 ถึง 0.05 มม. ลงบนพื้นผิวของแม่พิมพ์ ทำให้มีความทนทานต่อการสึกหรอเพิ่มขึ้นสามเท่าและดีต่อการสึกหรอสูง-
4. ตัวอย่างการใช้งานทั่วไป: การสาธิตอุตสาหกรรมถึงความก้าวหน้าในช่วงอายุการใช้งาน
อุตสาหกรรมยานยนต์: ก้าวสำคัญของ Broadcom Precision ในด้านแม่พิมพ์หล่อ-
การแทรกแม่พิมพ์หล่อแบบรวมการพิมพ์ 3 มิติของ Broadcom Precision- มีอายุการใช้งานมากกว่า 50,000 รอบ สามารถทนต่อแรงกระแทกที่ 22J และมีอัตราผลตอบแทนของผลิตภัณฑ์ 100% บริษัทรถยนต์ทั่วโลกได้ใช้แม่พิมพ์นี้เพื่อผลิตเปลือกแบตเตอรี่ ลดต้นทุนของแต่ละหน่วยได้ 75% และลดระยะเวลาในการจัดส่งจาก 11 เดือนเหลือ 2 เดือน
การบินและอวกาศ: แม่พิมพ์สำหรับเครื่องยนต์จรวดสำหรับอวกาศสัมพัทธภาพ
อวกาศสัมพัทธภาพสร้างแม่พิมพ์หัวฉีดโลหะผสมทองแดงที่พิมพ์แบบ 3 มิติด้วยอุปกรณ์ EOS M400 แม่พิมพ์เหล่านี้แก้ไขปัญหาโลหะผสมทองแดงสะท้อนแสงเกินไปโดยใช้เทคโนโลยีเลเซอร์สีเขียว อายุการใช้งานเป็นไปตามข้อกำหนดของโครงการ Starship ของ SpaceX ที่ต้องการหนึ่งยูนิตต่อสัปดาห์ และค่าใช้จ่ายในการปล่อยแต่ละครั้งลดลง 30%
การเพิ่มประสิทธิภาพแม่พิมพ์ที่แม่นยำของ Xiaomi Technology สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
Xiaomi Technology และ Yisu Laser ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างแม่พิมพ์-การหล่อสำหรับเฟรมโทรศัพท์มือถือจากวัสดุ ESU-H13 แม่พิมพ์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าวิธีการแบบเดิมถึง 120,000 เท่า เนื่องจากระบบ AI ปรับโครงสร้างของช่องน้ำหล่อเย็นให้เหมาะสม ซึ่งช่วยให้ Xiaomi สามารถจัดส่งซีรีส์ 14 จำนวนมากกว่า 50 ล้านเครื่องในแต่ละปี
5. แนวโน้มและปัญหาในอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีฟิวชั่นเทรนด์ AI+3การพิมพ์ D: ซอฟต์แวร์ Siemens NX ใช้อัลกอริธึม AI เพื่อสร้างเค้าโครงช่องน้ำหล่อเย็นที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติ ซึ่งจะลดวงจรการออกแบบจาก 72 ชั่วโมงเหลือ 8 ชั่วโมง
สารเติมแต่งและสารเติมแต่งคอมโพสิต: อุปกรณ์ LASERTEC 65 3D Hybrid จาก DMG MORI ผสมผสาน "การพิมพ์" และ "การกัด" เข้ากับความหยาบผิว Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 μm
คอขวดสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่-
ต้นทุนวัสดุ: ผงสแตนเลส 316L ยังคงมีราคาสูงถึง 500 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลกรัม ซึ่งมากกว่าวัสดุตีขึ้นรูปอื่นๆ ถึง 5 ถึง 8 เท่า
ข้อบกพร่องมาตรฐาน: มาตรฐาน ISO/ASTM 52900 ครอบคลุมการใช้งานแม่พิมพ์เพียง 30% เท่านั้น และข้อกำหนดในการทดสอบสำหรับแม่พิมพ์ที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงทันที
ช่องว่างด้านความสามารถ: อุตสาหกรรมแม่พิมพ์ทั่วโลกต้องการวิศวกรการพิมพ์ 3 มิติเพิ่มขึ้น 120,000 คน และต้องใช้เวลา 3 ถึง 5 ปีในการฝึกอบรมผู้มีความสามารถด้านคอมโพสิตใหม่ๆ