Bisakah pencetakan 3D logam menghasilkan cetakan stempel?

1. Kelayakan teknis: lompatan dari "verifikasi konsep" ke "penerapan skala".
Manfaat utama pencetakan 3D logam adalah memungkinkan "desain bebas" dan "produksi cepat". Dengan menggunakan metode seperti peleburan laser selektif (SLM) dan peleburan berkas elektron (EBM), serbuk logam dapat ditumpuk untuk membuat desain geometris yang rumit. Ini melampaui batas pemrosesan standar pada bentuk cetakan.
Kemampuan untuk membuat struktur yang rumit
Untuk membuat cetakan stamping tradisional, saluran air pendingin harus diolah dengan metode seperti penggilingan dan pengeboran. Namun, akan sulit untuk membuat rongga yang rumit dan saluran air yang tidak rata karena instrumen pemrosesan sulit dijangkau. Misalnya, sirkuit air pendingin cetakan stempel untuk kepala silinder mesin mobil harus dihubungkan erat dengan permukaan rongga cetakan agar panas dapat didistribusikan secara merata. Metode tradisional menyulitkan pembuatan susunan sirkuit air nonlinier. Dan pencetakan 3D logam dapat secara langsung membuat saluran air tidak beraturan seperti spiral dan cabang pohon biomimetik. Hal ini membuat pendinginan lebih dari 30% lebih efisien dan mempercepat proses pencetakan. Sebuah-perusahaan mobil terkenal menggunakan pencetakan 3D untuk membuat cetakan stempel kepala silinder mesin. Hal ini memangkas waktu pembuatannya dari dua bulan menjadi dua minggu dan membuat cetakannya bertahan lebih dari 100.000 kali lebih lama.
Sebuah langkah maju yang besar dalam cara kerja material
Pencetakan 3D logam kini dapat secara konsisten membentuk-logam berkekuatan tinggi. Misalnya, baja perkakas H13 dapat mencapai kekerasan HRC 50-55 dan ketangguhan benturan 22J setelah pencetakan 3D dan perlakuan panas. Hal ini memenuhi kebutuhan cetakan die{11}}untuk ketahanan aus dan retak. Peralatan seri FS273M Huashu High Tech digunakan oleh Broadcom Precision untuk mencetak sisipan cetakan die{17}}casting. Sisipan ini memiliki ukuran yang stabil bahkan setelah 50.000 siklus pengecapan, dan tingkat hasil 100%. Selain itu, penggunaan material berperforma tinggi seperti paduan titanium dan paduan berbasis nikel membuat cetakan cetak 3D cukup kuat untuk menangani keadaan sulit seperti suhu tinggi dan tekanan tinggi.
Inovasi dalam integrasi proses
Untuk menemukan keseimbangan antara biaya dan efisiensi, industri ini telah mempertimbangkan pendekatan produksi hibrida yang menggabungkan "pencetakan 3D dan pemrosesan tradisional". Institut Umum Penelitian Ilmu Mekanik Cabang Haixi menemukan cara untuk membuat cetakan stempel panas. Pertama, mereka menggiling substrat cetakan dan pipa lurus. Kemudian, mereka menggunakan pencetakan 3D untuk menumpuk pipa pendingin yang tidak beraturan di atas satu sama lain. Terakhir, mereka memastikan keakuratan rongga cetakan dengan memotong dan memolesnya. Prosedur ini memotong jumlah bubuk logam sebesar 60%, waktu yang dibutuhkan untuk memproses sebesar 40%, dan membuat pipa pendingin serta rongga cetakan terpasang dengan sempurna.
2. Pemeriksaan kinerja: tiga tes kekerasan, umur panjang, dan akurasi
Cetakan stempel harus mampu menangani puluhan ribu atau bahkan jutaan pukulan{0}}tekanan tinggi, dan kekerasan, ketahanan aus, serta stabilitas dimensinya menentukan kualitas produk yang dibuat dengan cetakan tersebut. Untuk mengetahui apakah cetakan pencetakan 3D logam berfungsi sebagaimana mestinya, Anda perlu melihat data produksi sebenarnya.
Kekerasan dan Ketahanan terhadap Keausan
Pengujian di laboratorium telah menunjukkan bahwa cetakan baja H13 yang dicetak 3D (HRC 52) sama kerasnya dengan cetakan tempa tradisional (HRC 50-53). Namun, struktur mikronya lebih konsisten, sehingga menurunkan kemungkinan timbulnya retakan. Saat cetakan stempel digunakan untuk membuat rangka jok mobil, cetakan cetak 3D 40% lebih cepat aus dibandingkan cetakan tradisional, dan siklus perawatan berlangsung selama 3 bulan.
hidup yang penuh dengan kelelahan
Pengujian kelelahan siklus tinggi menunjukkan bahwa batas kelelahan cetakan cetak 3D serupa dengan prosedur tradisional. Namun, penting untuk mewaspadai kesalahan pencetakan. Misalnya, pori-pori yang tidak menyatu sepenuhnya pada teknologi peleburan lapisan bubuk dapat menyebabkan peningkatan ketegangan dan memperpendek umur material. Sebuah tim peneliti telah meningkatkan umur kelelahan cetakan Ti6Al4V cetak 3D menjadi 10^7 siklus, yang memenuhi kriteria tingkat penerbangan, dengan mengoptimalkan taktik pemindaian (seperti pemindaian kotak-kotak) dan kekuatan ikatan antarlapis.
kebenaran dimensi
Pencetakan 3D logam bisa akurat hingga ± 0,05 mm, dan metode pasca-pemrosesan seperti pengepresan isostatik panas dan pemesinan CNC dapat menghilangkan tegangan dan distorsi yang tersisa. 3Teknologi pencetakan D telah mampu membuat cetakan stempel untuk casing perangkat elektronik yang merupakan salinan tekstur yang tepat pada tingkat 0,3 mm, dengan kekasaran permukaan Ra<0.8 μm. This meets the strict appearance standards of the consumer electronics sector.
3. Kapan menggunakannya: Beralih dari "produksi uji coba dalam jumlah kecil" ke "produksi-skala besar"
Dalam pencetakan 3D logam, struktur biaya berbeda dari metode tradisional. Harga peralatan dan bahan lebih mahal, namun langkah desain cetakan, uji coba produksi, dan modifikasi tidak diperlukan lagi. Ketika ukuran batch produksi meningkat, biaya keseluruhan akan turun. Saat ini, ini dapat digunakan dalam tiga situasi utama:
Cetakan untuk struktur yang kompleks
Pencetakan 3D dapat mempercepat siklus pengembangan cetakan dengan tekstur halus, rongga dalam, atau saluran air yang tidak lurus. Misalnya, sebuah perusahaan menggunakan pencetakan 3D untuk membuat cetakan untuk mencap sol sepatu. Hal ini memangkas waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan desain dari 6 minggu menjadi 10 hari, dan juga memungkinkan desain yang dipesan lebih dahulu agar sesuai dengan kebutuhan dalam jumlah kecil dan beragam gaya.
Cetakan dengan banyak nilai tambah
Di bidang seperti ruang angkasa dan layanan kesehatan, kebutuhan keakuratan dan kinerja cetakan jauh lebih penting daripada biayanya. 3Pencetakan telah berhasil digunakan untuk membuat cetakan-produk kelas atas seperti cakram turbin untuk mesin pesawat terbang dan prostesis sendi buatan. Desainnya yang ringan (yang mengurangi bobot sebesar 20% hingga 30%) dan struktur terintegrasi (yang mengurangi kesalahan perakitan) merupakan keunggulan utamanya.
Memperbaiki dan membuat ulang cetakan
Teknologi laser cladding deposition (LC) yang digunakan dalam pencetakan 3D dapat dengan cepat memperbaiki cetakan yang sudah usang. Misalnya, salah satu perusahaan mobil menggunakan teknologi LC untuk memperbaiki permukaan rongga cetakan stamping. Hal ini memangkas waktu perbaikan dari 7 hari menjadi 2 hari, menghemat biaya sebesar 50%, dan mengembalikan cetakan ke presisi aslinya.