Kateri kovinski materiali za 3D-tiskanje se pogosto uporabljajo za izdelavo kalupov?

1. Jeklo za izrezovanje: ključ do visoke trdote in odpornosti proti obrabi
Kalupno jeklo je glavni material, ki se uporablja pri 3D tiskanju kovin za izdelavo kalupov. Je zelo robusten, odporen proti obrabi in koroziji, zaradi česar je najboljša izbira za postopke vročega oblikovanja, kot sta -litje pod pritiskom in brizganje. Z uporabo kalupnega jekla in tehnologije 3D tiskanja je mogoče izdelati zapletene strukture, ki jih je težko narediti s tradicionalnimi metodami, kot so:
Določen kalup za odbijač vozila uporablja spiralni upogljivi vodni kanal, izdelan iz 3D-natisnjenega jekla za kalupe. To zniža temperaturno razliko med jedrom in površino s 45 stopinj na 8 stopinj, skrajša čas ohlajanja za 30 % in zniža stopnjo zvitosti izdelka z 8 % na 0,5 %.
Lahek kalup: Kalup za potrošniško elektroniko je bil lažji za 42 %, a je še vedno močan. To je bilo storjeno z optimizacijo oblike kalupa. Hkrati je zdaj več prostora za krogotok hladilne vode, cikel brizganja pa je skrajšan za 25 %.
Integrirana izdelava vročih šob: toplotna ekspanzija in krčenje lahko zlahka povzročita vrzeli in razpoke v tradicionalnih vročih šobah, ker so sestavljene iz številnih odsekov. 3Jeklo za kalupe za tiskanje D lahko na splošno izboljša delovanje vročih šob, zmanjša število napak pri sestavljanju in naredi kakovost brizganih izdelkov stabilnejšo.
2. Titanova zlitina: dvojni napredek pri lahki teži in odpornosti proti koroziji
Ker so titanove zlitine močne, lahke in odporne proti koroziji, so zelo uporabne pri-izdelavi kalupov visokega razreda. Nekatere najpogostejše uporabe so:
Kalup za letalstvo: Kalup za lopatico letalskega motorja je sestavljen iz 3D-natisnjene titanove zlitine, ki ima mrežasto strukturo, zaradi katere je lahek in močan, hkrati pa je bolj odporen na visoke temperature do 600 stopinj.
Kalupi za medicinske vsadke: Titanova zlitina je odličen material za modele za ortopedske vsadke, saj je biokompatibilna. Personaliziran kalup kolčnega sklepa, narejen s 3D tiskanjem, ima porozno strukturo, ki pomaga pri rasti kosti in skrajša čas okrevanja bolnika za 40 %.
Optimiziranje zapletenega pretočnega kanala: Nov kalup za baterijski sklop za električna vozila uporablja tehnologijo 3D-tiskanja iz titanove zlitine. Znotraj jedra kalupa so kanali s prečnim pretokom zasnovani tako, da izboljšajo učinkovitost pretoka hladilne tekočine za 50 % in enakomernost temperature akumulatorskega sklopa za 20 %.
3. Aluminijeva zlitina: dobra mešanica lahkosti in toplotne prevodnosti
Aluminijeva zlitina je najboljši material za izdelavo kalupov, ker je lahka, dobro prevaja toploto in jo je mogoče reciklirati. Vzpostavi dobro ravnovesje med ceno in učinkovitostjo. Lahko se uporablja v naslednjih situacijah:
Kalup za avtomobilske komponente: Kalup za glavo valja danega motorja je sestavljen iz aluminijeve zlitine, ki je bila 3D-natisnjena. Zaradi biomimetične mrežne strukture je lažji za 28 %. Hkrati je močna toplotna prevodnost aluminijeve zlitine uporabljena za skrajšanje časa ohlajanja za 15 % in stroške izdelave enega kosa za 18 %.
Kalup za elektronsko potrošniško blago: Kalup za sredinski okvir za določen pametni telefon je narejen s 3D-tiskanjem iz aluminijeve zlitine in ima stene, ki so debele samo 0,3 mm. Cikel brizganja se skrajša s 45 sekund na 32 sekund, izkoristek izdelka pa se v kombinaciji s prilagodljivo vodno potjo poveča na 99,2 %.
Preverjanje hitre iteracije: aluminijeva zlitina je odličen material za izdelavo prototipov kalupov, saj je poceni. Podjetje, ki izdeluje gospodinjske aparate, je za testiranje svojih izdelkov uporabilo 3D-natisnjene kalupe iz aluminijeve zlitine. To je skrajšalo čas izdelave izdelka z 8 tednov na 3 tedne in stroške spremembe dizajna za 70 %.
4. Zlitine-na osnovi niklja: zaščita delovanja v težkih pogojih
Zlitine-na osnovi niklja so bistvenega pomena pri proizvodnji kalupov, ki lahko prenesejo visoke temperature in pritiske, ker so odporne proti oksidaciji in koroziji. Običajno se uporablja za:
Kalup letalskega motorja: poseben kalup za turbinske lopatice je izdelan iz zlitine-na osnovi niklja, ki prenese temperature do 1200 stopinj in tlake do 100 MPa. Traja trikrat dlje kot običajni kalupi, njegova teža pa je bila zmanjšana za 22 % zahvaljujoč zasnovi topološke optimizacije.
Kalup glavne črpalke za jedrsko elektrarno: zlitine na osnovi niklja-so glavni material za kalupe opreme za jedrsko elektrarno, ker lahko prenesejo sevanje. S 3D-tiskanjem je bil izdelan kalup rotorja za glavno črpalko jedrske elektrarne z zapletenimi pretočnimi kanali. Tako je hlajenje postalo 40 % učinkovitejše, hkrati pa je še vedno zadovoljevalo potrebe po tesnjenju v zelo težkih pogojih.
Poseben kalup za reakcijski kotliček uporablja tehnologijo 3D-tiskanja iz-zlitine na osnovi niklja, da ohrani svojo strukturo stabilno v korozivnih pogojih. Cikel vzdrževanja je bil podaljšan z vsakih treh mesecev na vsakih osemnajst mesecev, skupni stroški življenjskega cikla pa so se znižali za 65 %.
5. Bakrova zlitina: čim večji izkoristek toplotne prevodnosti
Bakrove zlitine so odlične za izdelavo kalupov, ki morajo hitro prenašati toploto, saj dobro prevajajo toploto in elektriko. Nekatera mesta, kjer se lahko uporablja, so:
Kalup za embalažo polprevodnikov je oblikovan iz 3D natisnjene bakrove zlitine. Učinkovitost hlajenja je izboljšana za 80 % z mikrometrsko-zasnovo kanalov. To skrajša cikel pakiranja z 12 sekund na 5 sekund in poveča proizvodno zmogljivost ene-linije za 140 %.
Bakrova zlitina ima visoko toplotno prevodnost, kar pomeni, da lahko hitro širi varilno toploto in preprečuje zvijanje obdelovanca. S 3D-tiskanjem pretočnih kanalov iz bakrove zlitine je varilni kalup za nov baterijski modul za energetska vozila dvignil izkoristek varjenja z 92 % na 98,5 %.
Kalup za mikro izmenjevalnik toplote: Kalup modula za odvajanje toplote za določeno bazno postajo 5G uporablja tehnologijo 3D-tiskanja iz bakrene zlitine za izdelavo strukture, ki je popolnoma pravilna, z debelino stene 0,1 mm in premerom kanala 0,3 mm. Učinkovitost odvajanja toplote je trikrat večja kot pri tipičnih izvedbah.