Bisakah pencetakan 3D logam secara langsung menghasilkan rongga cetakan?

一, Kelayakan teknis: Pindah dari laboratorium ke jalur produksi
1. Cakupan sistem material secara lengkap
Pencetakan 3D logam kini dapat digunakan dengan semua bahan yang biasanya digunakan untuk membuat cetakan. Misalnya, teknologi peleburan lapisan bubuk laser (LPBF) dapat mencetak bahan cetakan klasik termasuk baja perkakas H13, baja cetakan P20, dan baja martensit 1,2709. Dengan-menyempurnakan setelan proses, ukuran penting seperti kekerasan, ketangguhan, dan ketahanan aus komponen cetakan telah sesuai atau melampaui spesifikasi bahan tempa. Misalnya, sebuah perusahaan menggunakan teknologi LPBF untuk membuat lubang cetakan dari baja H13. Kekerasan meningkat hingga 52HRC setelah perlakuan panas, dan umur kelelahan termal 40% lebih lama dibandingkan dengan pemrosesan biasa. Ini dapat menangani lebih dari 500.000 siklus pencetakan injeksi.
Pencetakan 3D logam telah terbukti memiliki manfaat khusus dalam bidang material tertentu. Karena masyarakat menginginkan material yang sangat konduktif dan tahan terhadap korosi, perusahaan menciptakan proses pencetakan paduan berbasis tembaga-. Proses ini memiliki koefisien konduktivitas termal hingga 380W/(m · K), 25% lebih tinggi dibandingkan cetakan tembaga berilium tradisional. Karena masyarakat menginginkan material yang ringan, teknologi pencetakan paduan aluminium dan titanium dapat mengurangi berat cetakan sebesar 30% hingga 50% sekaligus menjaga kekuatan struktur.
2. Kemajuan yang tidak terbatas dalam kompleksitas struktural
Pembuatan cetakan tradisional dibatasi oleh batas geometris pemrosesan subtraktif. Untuk membuat struktur yang rumit, metode seperti pemisahan, penyambungan, dan pengelasan harus digunakan, yang membuat cetakan menjadi kurang akurat dan memperpendek umurnya. Pencetakan 3D logam dapat langsung membuat bentuk rumit apa pun, terutama yang baru seperti saluran pendingin konformal, baja bernapas, dan pengisian dot matriks.
Misalnya, metode pengeboran tradisional hanya dapat membuat saluran air berbentuk-garis lurus atau sederhana. Sebaliknya, pencetakan 3D dapat membuat saluran air tidak beraturan seperti bentuk spiral, cabang pohon, dan urat daun biomimetik, yang dapat meningkatkan efisiensi pendinginan lebih dari 40%. Setelah menggunakan desain kanal yang dioptimalkan topologi untuk cetakan strip dekoratif kusen pintu mobil, waktu yang dibutuhkan untuk membuat satu bagian meningkat dari 120 detik menjadi 75 detik, dan tingkat hasil meningkat dari 89% menjadi 98%. Perusahaan yang membuat baja bernapas telah mampu mengatur aperture 0,04mm secara tepat menggunakan teknologi pencetakan lapisan berpori. Hal ini meningkatkan efisiensi pembuangan cetakan hingga tiga kali lipat dan memperbaiki masalah seperti garis las dan gelembung yang terjadi saat gas terperangkap.
3. Terus meningkatkan kualitas permukaan dan akurasi
Pencetakan 3D logam pada masa awal sulit memenuhi-kebutuhan pembuatan cetakan dengan presisi tinggi karena daya rekat antarlapis tidak cukup kuat dan permukaannya terlalu kasar. Namun masalah ini telah diperbaiki berkat kemajuan teknis. Saat ini, mesin cetak 3D logam kelas atas dapat membuat komponen dengan presisi dimensi ± 0,05 mm dan kekasaran permukaan Ra Kurang dari atau sama dengan 1,6 μm. Jika digunakan dengan pemolesan, sandblasting, dan langkah lainnya, dapat membuat permukaan sehalus cermin.
Misalnya, teknologi TrueShape Mantle menggunakan kombinasi "pemesinan CNC 3-sumbu+gambar dan pencetakan+desain perangkat lunak" untuk membuat rongga cetakan dengan sangat akurat. Proses ini mencetak rongga cetakan baja H13 dengan kekasaran permukaan Ra hanya 0,8 μm, yang berarti dapat langsung digunakan untuk cetakan injeksi high gloss tanpa perlu dipoles terlebih dahulu. Teknologi ini juga memungkinkan pencetakan komposit multi-bahan, yang dapat memberikan lapisan tahan aus pada permukaan cetakan. Hal ini dapat membuat cetakan bertahan lebih dari tiga kali lebih lama dibandingkan metode tradisional.
2, Praktek Industri: Dari Menguji Ide hingga Menggunakannya dalam Skala Besar
1. Cetakan otomotif: revolusi ganda dalam biaya dan efisiensi
Pencetakan 3D logam telah beralih dari tahap verifikasi ide ke-penggunaan skala besar dalam bidang cetakan mobil. Salah satu perusahaan pembuat mobil menggunakan teknologi LPBF untuk membuat cetakan kepala silinder mesin. Siklus pencetakan injeksi menjadi 37,2% lebih pendek dan biaya setiap item menjadi 22% lebih rendah ketika desain saluran air pendingin konformal ditingkatkan. Yang lebih mengesankan lagi adalah teknologi ini dapat melakukan "-sekali mencetak" cetakan tanpa harus menunggu cetakan terbuka. Hal ini memangkas waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan produk baru dari 6 bulan menjadi 2 bulan dan mempercepat waktu reaksi di pasar.
Pencetakan 3D logam juga berfungsi baik untuk membuat cetakan ringan. Sebuah perusahaan kendaraan energi baru membuat cetakan baki baterai menggunakan teknologi pencetakan paduan aluminium. Berat cetakan berkurang 45%, dan energi yang digunakan untuk pencetakan injeksi berkurang 18%, sekaligus menjaga kekuatan cetakan. Cetakan tersebut telah melalui 200.000 siklus pencetakan injeksi, dan berfungsi dengan baik serta dapat diandalkan.
2. Cetakan medis: cara terbaik untuk membuat sesuatu sesuai keinginan Anda
Profesi medis membutuhkan cetakan yang sangat spesifik dan individual, dan pencetakan 3D logam adalah cara terbaik untuk melakukannya. Sebuah perusahaan yang membuat cetakan untuk implan ortopedi menggunakan teknologi pencetakan paduan kromium kobalt untuk membuat cetakan yang "khusus pasien". Model cetakan digital langsung dibuat dengan mengambil data tulang pasien melalui CT scan. Cetakannya bisa akurat hingga 0,02 mm setelah pencetakan 3D, yang berarti cetakannya pas dengan tubuh pasien. Teknik ini telah digunakan di lebih dari 5000 prosedur, dan telah memangkas waktu yang dibutuhkan pasien untuk pulih setelah operasi sebesar 30% dan jumlah komplikasi menjadi kurang dari 1%.
Pencetakan 3D logam juga memiliki manfaat tersendiri dalam bidang cetakan perangkat medis. Sebuah perusahaan tertentu membuat cetakan stent jantung menggunakan teknologi pencetakan paduan titanium. Risiko trombosis sangat diturunkan dengan membuat permukaan rongga cetakan sehalus mungkin, sehingga menurunkan kekasaran permukaan stent Ra hingga Kurang dari atau sama dengan 0,2 μm. Cetakan ini telah disertifikasi oleh FDA dan merupakan cetakan stent jantung cetak 3D-pertama di dunia.
3. Cetakan luar angkasa: penggunaan material-berperforma tinggi yang terbaik
Industri pesawat terbang membutuhkan cetakan yang mampu menahan suhu tinggi, sangat kuat, dan sangat ringan. Pencetakan 3D logam adalah cara baru untuk melakukan hal ini. Sebuah perusahaan membuat cetakan untuk bilah mesin pesawat terbang menggunakan teknologi pencetakan paduan berbasis nikel-. Berat cetakan dipotong sebesar 35% dengan mengoptimalkan struktur pengisian kisi, dan tetap stabil pada suhu tinggi 1200 derajat. Cetakan tersebut telah melalui pengujian siklus termal tahun 2000, dan kinerjanya jauh lebih baik daripada cetakan pengecoran pada umumnya.
Pencetakan 3D logam juga berfungsi sangat baik untuk membuat cetakan komponen satelit. Salah satu perusahaan membuat cetakan braket satelit menggunakan teknologi pencetakan paduan aluminium. Dengan menggunakan desain optimasi topologi, bobot cetakan berkurang 60% namun tetap mampu menahan bobotnya, sehingga menurunkan biaya peluncuran roket. Cetakan ini telah digunakan untuk membuat lebih dari 10 satelit dan bekerja dengan baik dan konsisten.