Apa prospek penerapan baja perkakas dalam pencetakan 3D cetakan logam?

一, Sebuah langkah maju yang besar dalam teknologi: dari "implementasi fungsi" menjadi "lompatan kinerja"
1. Kemampuan membuat struktur yang rumit
Pembuatan cetakan dengan cara-kuno menggunakan metode seperti pemesinan CNC dan pemesinan pelepasan listrik (EDM), yang menyulitkan pembuatan bentuk rumit seperti saluran air pendingin konformal dan rusuk penguat internal. Dengan melelehkan bubuk logam lapis demi lapis, teknologi LPBF dapat langsung mencetak struktur rumit yang terintegrasi. Misalnya, saat membuat cetakan untuk rumah transmisi hibrid, Toyota menggunakan peralatan LPBF gantri besar Fraunhofer ILT dan baja perkakas baru L-40 untuk membuat sisipan cetakan dengan saluran air pendingin berbentuk spiral. Struktur ini membuat suhu cetakan lebih merata sebesar 40%, mempercepat pendinginan sebesar 30%, mengurangi penyusutan produk sebesar 67%, dan meningkatkan tingkat rendemen hingga 98%.
2. Meningkatkan cara kerja material
Saat alat pencetakan 3D terbuat dari baja, Anda perlu memperbaiki masalah seperti retak dan tegangan sisa. Melalui teknologi pulsa laser pendek, Universitas Teknologi AGH di Polandia telah mengurangi separuh kepadatan retak baja perkakas kerja panas H11. Mereka juga telah mengontrol kandungan sisa austenit untuk menjaga kisaran fluktuasi kekerasan hingga ± 5HV. Desktop Metal juga telah menciptakan teknologi Single Shot Jet (SPJ), yang secara cepat membuat prototipe baja perkakas D2 dengan menyemprotkan campuran serbuk logam dan bahan pengikat dengan kecepatan tinggi. Mencetak 100 kali lebih cepat dibandingkan LPBF biasa, dan kepadatan materialnya 99,5%, membuatnya lebih tahan aus dibandingkan komponen palsu biasa.
3. Campuran berbagai cara untuk membuat sesuatu
Baja perkakas pencetakan 3D biasanya dilakukan bersama dengan teknik lain seperti pemesinan CNC dan shot peening untuk membuat satu proses yang disebut "subtraktif aditif". Perusahaan Yisu, misalnya, menggunakan LPBF untuk mencetak bagian fungsional inti cetakan, termasuk sisipan pendingin konformal. Bagian-bagian ini selanjutnya dikerjakan dengan mesin presisi CNC hingga kekasaran permukaan Ra<0.4 μ m, which extends the life of the mold from 200,000 cycles to 500,000 cycles. This mode keeps the design freedom of 3D printing while still meeting the rigorous standards for accuracy and surface quality that molds need.
2, Permintaan di industri: mulai dari "kustomisasi{1}kelas atas" hingga "aplikasi skala besar"
1. Industri mobil: Ringan dan fokus menyelesaikan sesuatu
Biaya pembuatan cetakan mobil adalah 30% hingga 40% dari keseluruhan biaya pengembangan mobil, dan prosesnya bisa memakan waktu 6 hingga 12 bulan. 3Pencetakan baja perkakas dapat membuat siklus ini jauh lebih singkat. Misalnya, B&J Specialty menggunakan teknologi LPBF untuk membuat sisipan cetakan untuk saluran pipa otomotif. Hal ini memotong waktu siklus pendinginan dari 1 menit menjadi 40 detik, meningkatkan efisiensi produksi sebesar 30%, dan memperpanjang umur cetakan sebesar 25%. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan kendaraan energi baru yang ringan, penggunaan pencetakan 3D baja perkakas dalam cetakan seperti braket baterai dan rumah motor juga akan meningkat.
2. Bidang medis: tuntutan spesifik dan individual
Cetakan medis harus memenuhi standar yang sangat ketat, seperti biokompatibel dan sangat presisi. Melalui desain optimasi topologi, pencetakan 3D baja perkakas dapat membuat cetakan yang ringan dan berguna. Misalnya, sebuah perusahaan kedokteran gigi membuat cetakan perangkat ortodontik yang tidak terlihat menggunakan teknologi μ-LPBF, yang memiliki presisi pencetakan 2–5 μm. Konsistensi distribusi gaya ortodontik ditingkatkan sebesar 40% dengan desain pendinginan konformal, dan tingkat adaptasi pasien meningkat dari 85% menjadi 98%. Selain itu, pencetakan 3D menggunakan baja perkakas juga dapat digunakan untuk membuat barang bernilai tinggi seperti panduan bedah dan cetakan untuk implan.
3. Elektronik Konsumen: Iterasi Cepat dan Pembuatan Batch Kecil
Barang elektronik konsumen mempunyai umur yang pendek, dan pembaruan cetakan sering terjadi. Dengan pencetakan 3D baja perkakas, Anda dapat dengan cepat menjalani proses "uji cetak desain". Misalnya, pabrik cetakan produk 3C tertentu membuat cetakan bingkai ponsel dengan LPBF. Hal ini membuat struktur dapat bernapas dengan bukaan 0,04 mm di area pembuangan, menurunkan tekanan injeksi sebesar 30%, dan meningkatkan umur cetakan sebesar 40%. Teknik ini membantu bisnis dengan cepat beradaptasi terhadap perubahan pasar dan mengurangi bahaya memiliki terlalu banyak stok.
3, Inovasi Material: Dari "Performa Tunggal" menjadi "Integrasi-Fungsional"
1. Pembuatan baja perkakas baru
Vendor material membuat bubuk baja perkakas khusus karena cara kerja pencetakan 3D. Misalnya, baja perkakas L-40 yang dikerjakan bersama oleh Fraunhofer ILT dan Toyota memberikan kompromi yang baik antara kekerasan tinggi (HRC 52–55) dan ketangguhan yang baik dengan menyesuaikan jumlah elemen paduan seperti Cr, Mo, dan V. Bahan ini dapat tetap kokoh 80% bahkan pada suhu sangat tinggi yaitu 600 derajat , sehingga cocok untuk pekerjaan yang sangat berat seperti cetakan pengecoran bertekanan tinggi.
2. Struktur terbuat dari lebih dari satu bahan
Pencetakan 3D dengan baja perkakas berubah dari hanya menggunakan satu bahan menjadi menggunakan lebih dari satu bahan. Misalnya, ketika sebuah perusahaan mencetak cetakan menggunakan LPBF, mereka melapisi permukaan rongga cetakan dengan paduan tembaga untuk mendinginkannya dengan cepat karena tembaga memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Baja perkakas digunakan di badan utama untuk memastikan kuat. Struktur komposit ini membuat cetakan bertahan 60% lebih lama dan menghilangkan kebutuhan akan pekerjaan tatahan lebih lanjut.
3. Menggunakan material yang cerdas
Pemantauan-waktu nyata dan kontrol adaptif terhadap cetakan dapat dilakukan bila sensor digunakan dengan pencetakan 3D baja perkakas. Misalnya, sebuah perusahaan medis memasang sensor suhu di dalam cetakan LPBF-dan menggunakan algoritma AI untuk mengubah parameter injeksi secara real-time. Hal ini membuat produk 50% lebih konsisten. Di masa depan, cetakan cetak 3D dari baja perkakas akan dapat-menyesuaikan diri dan-memperbaiki diri sendiri berkat material cerdas seperti paduan memori bentuk dan-bahan penyembuhan diri.