מה העיקרון הבסיסי של הדפסת תלת מימד מתכת בייצור עובש?

1. עיקרון טכני: שינוי דגמים דיגיטליים לחפצי מתכת
הרעיון המרכזי שמאחורי הדפסת תלת מימד מתכת הוא "התכה וערימה מונעת דיגיטלית." התהליכים העיקריים בתהליך כוללים עיבוד מודלים, התפשטות אבקה, התכה אנרגטית ומליטה בין שכבתית. לדוגמה, הטכנולוגיה הפופולרית של לייזר סלקטיבי (SLM):
ניתוק דגמי תלת מימד ונתיבי עיצוב
לאחר השימוש בתוכנת CAD כדי ליצור מודל תלת -ממדי של התבנית, יש להעביר אותו לחיתוך תוכנת לחיתוך לעיבוד שכבות כדי להפוך את נתוני החתך של Cross- בעובי 20 עד 50 מיקרון. אלגוריתם תכנון המסלול משתמש בפרופיל החלק של הצלב - כדי לבצע נתיבי סריקת לייזר ומתאים את קצב החפיפה של מאגר ההמסה כדי למנוע הצטברות מתח בין שכבות. לדוגמה, תוך כדי יצירת תבניות הזרקה עם תעלות קירור קונפורמיות, האלגוריתם היה מנהל בזהירות את הסדר בו נסרק את תעלת הספירלה כדי לוודא שהנוזל הקירור זורם בצורה חלקה.
התכה של מיטת האבקה והצטברות שכבות
המכשיר שם ציפוי של אבקת מתכת (סגסוגת טיטניום כזו, סגסוגת אלומיניום או פלדת עובש) בתוך תא הדפוס. קרן הלייזר ממיסה את האבקה לאורך שביל מוגדר לייצור בריכה של מתכת מותכת. לאחר שבריכת ההמסה מתקררת ומתמצקת במהירות, פלטפורמת הייצור מורידה בעובי שכבה אחת. מחזור הפצת אבקה, נמס אותה ומוצק אותו ממשיך עד שנעשה תבנית מתכת עם צפיפות של 99.9%. שיטה זו אינה זקוקה לתבניות או אביזרים, והיא עשויה להכין מבני חלל פנימיים מסובכים ישירות, כמו Die - תבניות היציקה עם צלעות חיזוק חלת דבש.
בקרה שיתופית בתחום ה- Multi - פיזיקה
בתהליך ההדפסה, יש לעקוב אחר מאפיינים הכוללים את טמפרטורת בריכת ההמסה, את כמות החמצן באוויר, ואת יכולת הזרימה של האבקה בזמן אמת. לדוגמה, מערכת בקרת הלולאה הסגורה של יוניאו שנווי - לולאה משתמשת בתדמית תרמית אינפרא אדום כדי לתפוס את צורת הבריכה המותכת, משנה באופן דינמי את כוח הלייזר (200–1000 וולט) ומהירות סריקה (500–2000 מ"מ/ש '), ומונעת עיוות עיוות הנגרם על ידי לחץ תרמי. חברות מסוימות מעסיקות טכנולוגיית לייזר ירוק כדי לשפר את יעילות צימוד האנרגיה ולתקן פגמי היתוך חלקיים בחומרים המשקפים הרבה אור, כמו נחושת.
2. קצה טכנולוגי: פתרון שלוש הבעיות הגדולות ביותר עם ייצור עובש מסורתי
על ידי שינוי אופן ביצוע הדברים, הדפסת תלת מימד מתכת מוסיפה שלושה ערכים חדשים לתעשיית העובש:
שיפור עצום בחופש העיצוב
אופי "העיבוד הליניארי" של קידוח, כרסום ונהלים אחרים מקשה על ייצור תבניות בדרך המסורתית. ערוצי קירור מיוצרים לרוב כקווים ישרים או פולילינים פשוטים. המשמעות היא שחלקים מעוצבים בהזרקה אינם מתקררים באופן שווה (הפרש הטמפרטורה עשוי להיות יותר מ -30 מעלות) . 3 D הדפסת D יכולה ליצור תעלות קירור קונפורמיות שניתן לתכנן כמו ספירלה, דנדריטית או בעורקים עלים ביומימטיים כך שיתאימו לגיאומטריה של חדר העובש. אאודי השתמשה בטכניקה זו כדי להפוך את Die - תבניות יציקה לקרירות 40% למהירות יותר, לקצר את מחזור הדפוס ההזרקה ב -35% והורידה את שיעור הגרוטאות מ- 8% ל- 1.2%.
מהיר פי שניים וזול פי שניים להכין
לדוגמה, תבנית הזרקת פגוש רכב: לוקח 6 שבועות לעיבוד CNC המסורתי לייצור אלקטרודה, לבצע עיבוד פריקה חשמלי ושלבים אחרים. זה לוקח רק 72 שעות להדפסת תלת מימד, ושיעור השימוש בחומרים עלה מ -25% ל 95%. עבור תבניות בהתאמה אישית של אצווה קטנה, מקרים כאלה לציוד רפואי, הדפסת תלת מימד עולה 60% פחות לחתיכה מאשר שיטות מסורתיות. זה הופך אותו לאידיאלי לשלבי אימות האב -טיפוס ולשלבי ייצור הניסוי.
מיטוב ביצועי החומרים והמבנים
ההתמצקות המהירה של הדפסת תלת מימד (קצב קירור של עד 10 ^ 6 מעלות /שניות) יכולה ליצור מבנה תבואה עדין שהופך את התבנית לקשה ועמידה יותר לבלאי. לדוגמה, פלדת עובש H13 המיוצרת בטכנולוגיית SLM יש חיי עייפות תרמית שאורכה פי 2.3 מזה של חלקים מזויפים. זה עושה את זה טוב למות - מצבי יציקה עם עומסים כבדים. כמו כן, טכניקת הדפסת חומרי שיפוע עשויה לשים ציפוי קשיות גבוה- (WC CO) על פני השטח של התבנית תוך שמירה על הליבה קשה, שמשמעותה "חומר אחד לשימושים מרובים."
3. מקרי שימוש נפוצים כוללים קירור קונפורמי ושילוב תפקודי.
הדפסת תלת מימד מתכת השפיעה מאוד על אזורים רבים של ייצור עובש ויצרו פתרונות ייחודיים:
עובש הזרקה: שימוש גדול בתעלת מים קירור קונפורמטי
בתבניות פגז גדולות של מכשיר בית, תלת מימד - נתיבי מים מודפסים יכולים לחתוך את זמן הקירור מ -45 שניות ל 28 שניות ולהיפטר מפגמי ריתוך. חברה ייצרה תעלה ביומימטית לתבניות לוח מיזוג אוויר בעלות שטוחות פני השטח של 0.02 מ"מ, שהיא אותה רמה כמו מראה.
עובש יציקה למות: עיצוב עם חדר מסובך ומשקל קל
כדי ליצור חללים פנימיים מסובכים באמצעות תבניות יציקה מסורתיות {}}}, עליכם להרכיב כמה קטעים. באמצעות הדפסת תלת מימד, אתה יכול ליצור תבניות עם חורים שחוצים זה את זה ודקים - צלעות מקירות בבת אחת. לדוגמה, תיבת הסוללה החדשה של רכב האנרגיה מתה - עובש יציקה משתמש בעיצוב אופטימיזציה של טופולוגיה כדי לחתוך משקל ב- 42%. חיי העובש מורחבים גם הם מ- 50,000 פעמים ל 120,000 פעמים עם תעלות מודפסות תלת -ממדיות.
עובש צמיגי גומי: הכנת חסימות דפוס ברמת דיוק רבה
בעבר היה קשה ליצור דפוסי צמיגים עם דיוק ברמה של מיקרומטר-, כמו תעלת ניקוז צמיגי גשם שרוחבה רק 1.5 מ"מ. באמצעות בקרת לייזר מדויקת-, הדפסת תלת מימד יכולה ליצור תבניות חסימות דפוס ישירות, אשר נמנעת מעיוות התבנית שיכול לקרות עם עיבוד פריקה חשמלי. דיוק מיצוב התבנית החוזרת ונשנית של תבנית צמיגי המירוץ F1 שנעשתה על ידי חברה מסוימת הוא ± 0.01 מ"מ, וזה מה שדרוש הפדרציה הבינלאומית לרכב.
4 מגמות בתעשייה: מפריצות דרך בטכנולוגיה ועד שינויים בסביבה
הדפסת תלת מימד מתכת משתנה בענף העובש מתוך "החלפת נקודה יחידה" ל"חדשנות מערכת ":
צעד גדול קדימה בטכנולוגיית הדפסת חומרים Multi -
כרגע, הדפסת חומרים מורכבים כמו אלומיניום נחושת וקרמיקה פלדה היא עדיין בעיה בעסק. עם זאת, טכנולוגיות חדשות כמו לייזר ירוק ושיתוף פעולה רב -קרן הפכו כמה חומרים תואמים זה לזה. לדוגמה, חברה הציגה טכניקת הדפסה דו -מטאלית של פלדת נחושת המשתמשת במליטה מתכתית בממשק כדי למצוא פשרה בין מוליכות חום לחוזק. גישה זו טובה לתבניות לרדיאטורים מקוררים נוזלים {}}}.
מצב ייצור מורכב תוסף
שיטת הייצור ההיברידית המשלבת עיבוד דיוק של CNC כבר נפוצה. לדוגמה, נתיב המים הקונפורמטיבי מתבצע תחילה באמצעות הדפסת תלת מימד, ואז משופרת החלל באמצעות מרכז עיבוד ציר-. זה מנצל את היתרונות העיצוביים של הדפסת תלת מימד ומוודא כי איכות פני השטח של העובש טובה (RA פחות או שווה ל 0.8 מיקרומטר).
בניית מערכת אינטליגנטית ואחידה
חברות בארה"ב פועלות ליצירת סטנדרטים לתבניות הדפסת תלת מימד מתכתית. סטנדרטים אלה כוללים את התכונות של האבקה (כדוריות גדולה יותר או שווה ל 90%, תכולת חמצן <0.05%), היכולת למצוא פגמים (נקבוביות סריקת CT פחות או שווה ל 0.5%), והקריטריונים לאחר טיפול {}}} (סטיית קשיות של טיפול בחום ± שעה). אלגוריתמי AI שימשו גם לשיפור מסלולי ההדפסה בו זמנית. באמצעות אינטליגנציה של מכונה, פלטפורמה אחת הפכה מבנים תומכים ב -30% קלילים יותר והדפסה של 25% יעילה יותר.