В официальном документе Velo3D объясняется, как 3D-печать металлом меняет производство инструментов

Поделиться этой статьей

Поскольку аддитивное производство (АП) переходит от небольших объемов к масштабному, возникли предположения о том, сколько времени пройдет, прежде чем АП будет готов к использованию в массовом производстве. Это особенно справедливо в отношении металлического АД, учитывая его потенциал для оптимизации производства наиболее сложных компонентов самой дорогостоящей продукции тяжелой промышленности.

Хотя характеристики некоторых существующих металлических систем АП остаются фрагментированными, что затрудняет стандартизацию, общий прогресс в квалификации металлических материалов для применения АП значительно увеличился за последние несколько лет. Одна из компаний, ответственная за коммерциализацию такого прогресса, Velo3D, недавно выпустила официальный документ, иллюстрирующий реальное влияние, которое AM может оказать на автомобильную оснастку – косвенный выход на рынок массового производства.

Это можно увидеть в самых разных контекстах, хотя в официальном документе Velo3D основное внимание уделяется вставкам для литья под давлением — это область, которая особенно созрела для металлического AM. В следующем посте будет описано, как полностью интегрированное металлическое AM-решение Velo3D оптимизировано для решения задач печати металлических вставок, отлитых под давлением. Здесь я начну объяснять, как металлический АМ гармонирует с традиционными методами производства, ускоряя процесс литья под давлением в массовом производстве автомобилей.

В официальном документе, озаглавленном «Как аддитивное производство меняет оснастку», центральную тему представляет термин «традиционное производство с использованием AM». Хотя эта фраза мне была незнакома, я сразу понял концепцию, к которой она относится, учитывая растущее использование 3D-печати для этой цели, прежде всего, в таких областях, как аэрокосмическая, энергетическая и автомобильная промышленность. Суть в том, что, используя АМ для производства компонентов оснастки, производственные операции могут не только ускорить выпуск деталей конечного использования, но и реализовать конструктивные и эксплуатационные характеристики, которые были бы невозможны при использовании традиционных методов.

Литье под давлением предполагает заливку расплавленного металла в две формы («штампы») и ожидание полного остывания металла. Когда деталь остывает и тем самым затвердевает, штифты выталкивают готовое изделие. Этот аспект – полностью охлажденный металл – является ключом ко всему процессу, и для того, чтобы он происходил со скоростью, необходимой для массового производства, литые вставки, как правило, используют в своей конструкции охлаждающие каналы, в которые впрыскивается охлаждающая жидкость. для ускорения падения температуры и затвердевания.

Поскольку металл можно извлечь только после того, как каждая секция детали затвердеет, последняя охлаждаемая секция задерживает всю операцию. По данным Velo3D, ожидание остывания отлитой под давлением вставки составляет около 70 процентов времени изготовления отлитой под давлением детали. Таким образом, это, очевидно, тот этап, на который необходимо ориентироваться для ускорения производственного процесса, и даже самые незначительные измеримые выгоды здесь могут в конечном итоге оказать совокупное воздействие. Это объясняет, почему оптимизация каналов охлаждения имеет столь важное значение.

Однако существует жесткий предел тому, как много можно сделать в этом направлении с помощью традиционных методов производства. Традиционные каналы охлаждения обычно просверливаются в матрице по прямым линиям с пересечением под углом 90 градусов. Это ограничивает геометрические возможности подачи охлаждающей жидкости и создает места зарождения трещин на пересечениях.

Metal AM решает обе проблемы: каналы охлаждения можно напечатать в структуре отлитых под давлением вставок, которые затем можно добавить к более крупным областям исправления штампов с самым длительным временем охлаждения с секцией, которая может довести охлаждающую жидкость до оптимальной точки. Им можно придать форму, позволяющую охлаждающей жидкости достигать областей детали, затвердевание которых занимает больше всего времени, или участков, где свойства материала имеют решающее значение для сохранения. Они известны как «конформные каналы охлаждения» и являются одной из самых успешных историй выхода AM на рынок деталей конечного использования.

В то же время не каждая металлическая AM-платформа справится с этой задачей, хотя некоторые подходят для нее идеально. В частности, Velo3D Sapphire XC, поддерживаемый полностью интегрированными запатентованными программными платформами компании, является идеальной машиной для этой работы. Опять же, это будет объяснено в следующем посте, но любой, кто хочет узнать это сам, может скачать официальный документ здесь.