Kan forskjellige metalltrykkmaterialer brukes til muggreparasjon?

1. Tilpasning av materialytelse: Fra å reparere én ting til å forbedre funksjonen
De viktigste tingene som må gjøres for å fikse en form er å gjøre den geometrisk korrekt igjen, gjøre den mer motstandsdyktig mot slitasje, korrosjon og termisk tretthet. Ulike metallutskriftsmaterialer kan tilpasses for forskjellige reparasjonsfunksjoner ved å endre sammensetningen og forbedre utskriftsprosessen.
Rustfritt stål-serien: Et rimelig alternativ for alle reparasjoner
316L rustfritt stål er et av de mest populære materialene for muggreparasjon siden det er robust og motstandsdyktig mot rust. Den har et stort utskriftsvindu, kan lett reagere på laserenergi, og vevet den skriver ut er tykt. Det fungerer godt for å fikse former som må være veldig rene, inkludert de som brukes til å pakke mat og lage skjell til husholdningsapparater. For eksempel brukte et selskap som lager hvitevarer 316L rustfritt stål 3D-utskrift for å fikse skilleflaten til sprøyteformer. Reparasjonslaget og substratet hadde en metallurgisk bindingsstyrke på 450 MPa, og kloridion-korrosjonsmotstanden var tre ganger bedre enn standard galvanisering. Tiden det tar å fikse ting ble kuttet fra 7 dager til 48 timer.
17-4PH martensittisk utfellingsherdende stål er behandlet for å få det til å eldes, noe som gjør at forsterkningsfasene faller ut. Den har en hardhet på HRC45-55 og er god for kantreparasjon av høybelastningspressematriser. Dette stoffet ble brukt av en viss produsent av bildeler for å fikse progressive formkonvekse former, noe som gjorde at de varte 200 000 ganger lenger og reduserte kostnadene ved å fikse et enkelt stykke med 60 %.
Tool Steel Series: Et stort skritt fremover i ytelse i varme omgivelser
Fordi det tåler termisk tretthet og herding, brukes ofte H13 varmarbeidsstål til å fikse-støpeformer. Ved tradisjonell reparasjon krever H13-stål å kontrollere størrelsen på kornene ved å smi og varmebehandle det. I 3D-utskrift kan derimot DED-teknologi (directed energy deposition) generere små kornstrukturer (ASTM-grad 8-10). H13 stål 3D-utskrift ble brukt for å fikse kjernen i en støpeform for en motorsylinderblokk. Reparasjonslagets termiske utmattingslevetid var 12 000 ganger lengre enn for vanlig sveising. Den trenger ikke ytterligere varmebehandling, noe som halverer leveringstiden.
D2 verktøystål har et høyt karbon- og krominnhold (C 1,5 %, Cr 12 %) og en Rockwell-hardhet på HRC60 eller høyere. Det er bra for å fikse skjærekanten på kalde stansestanser. En produsent av elektroniske kontakter brukte D2-stål 3D-utskrift for å fikse presise stemplingsformer. Etter reparasjonen gikk gradhøyden ned fra 0,05 mm til 0,01 mm, og produktsertifiseringsgraden gikk opp fra 92 % til 98 %.
Høy-legeringsserie: ytelsesgaranti selv under de verste arbeidsforholdene
Nikkel-baserte-høytemperaturlegeringer, som Inconel 718, holder seg sterke ved 650 grader og kan brukes til å fikse former for flymotorblader og høy-temperatursmiing. Inconel 718 vil sannsynligvis svikte under tradisjonelle reparasjoner på grunn av termisk sprekkdannelse. Imidlertid kan 3D-utskrift stoppe søyleformet krystalldannelse og holde sprekkhastigheten under 0,1 % ved å endre skannetaktikken (slik mellomlagsrotasjon på 67 grader) og energitettheten (80-100J/mm³). En luftfartsprodusent brukte Inconel 718 for å fikse former for smiing av turbinskiver. Etter 620 grader /10 000 termiske sykluser sprakk ikke reparasjonslaget, og formens levetid ble forlenget til tre ganger så mye som den originale formen.
Kobberlegeringsserien: et skreddersydd alternativ for å kvitte seg med varme raskt
Kobberlegeringer, for eksempel CuCrZr, er gode for å fikse kjølesystemer i formen fordi de kan lede varme veldig godt, med en termisk ledningsevne på 200–300 W/(m · K). På grunn av strukturelle begrensninger vil kjølevannskanalen i tradisjonelle boreprosesser sannsynligvis avkjøles ujevnt. Med 3D-utskrift kan du umiddelbart lage en konform kjølekanal. En bilstøtfangerform ble fikset med CuCrZr-legering 3D-utskrift. Dette fikk kjølevannskretsen til å fungere 40 % bedre, kuttet tiden det tok å lage ett stykke fra 18 sekunder til 12 sekunder, og reduserte energibruken med 22 %.
2. Prosessens tilpasningsevne: fra enkeltreparasjon til komposittproduksjon
Hovedfordelen med reparasjonsformer for 3D-utskrift av metall er at de er fleksible nok til å tillate presis kontroll av reparasjonsytelsen gjennom samarbeidsdesign av materialer, teknikker og strukturer.
Laser Selective Melting (SLM): En standardteknologi for reparasjon med høy presisjon
SLM-teknologi bruker laserflekker som er 25 til 50 μm brede for å fikse ting med svært små defekter, inkludert presisjonsformer. Ved reparasjon av en halvlederpakkeform ble SLM-teknologi brukt for å skrive ut et 0,05 mm tykt 17-4PH stålreparasjonslag med en dimensjonspresisjon på ± 0,02 mm og en overflateruhet på Ra mindre enn eller lik 0,8 μm. Etter å ha blitt fikset kan formen gå rett i produksjon uten å måtte poleres på nytt.
Elektronstrålesmelting (EBM): En ny måte å fikse høye-temperaturlegeringer raskt og enkelt
EBM-teknikken bruker elektronstråler som varmekilde for raskt å lage prototyper av materialer som kobber og titan som reflekterer lys godt i et vakuum. For å fikse en form for et rakettmotorforbrenningskammer, ble EBM-teknologi brukt til å skrive ut CuCrZr-legeringskjølekanaler. Dette ble gjort i et tempo på 200 cm³/t, som er fem ganger raskere enn SLM-teknologi. Reparasjonssjiktet hadde en tetthet på 99,9 % og en varmeledningsevne som var lik den for smiing.
Directed Energy Deposition (DED): Quick Fix for Big Molds
DED-teknologi gir mulighet for raske reparasjoner av store former ved å mate pulver samtidig. Det fungerer bra for å fikse stort utstyr som-støpeformer og smiformer. DED-teknologi ble brukt til å skrive ut et reparasjonslag av H13-stål over et 0,5 m² område på en smiform for et vindturbinlager. Tiden det tok å fikse problemet ble kuttet fra 15 dager til 72 timer, og bindingsstyrken mellom reparasjonslaget og underlaget nådde 500 MPa, som er det som trengs for smiingsinnstillinger med høyt-trykk.
3. Bruk i næringslivet: Fra å fikse ting i området til å administrere hele livssyklusen
3D-utskriftsreparasjonsteknologi for metall har utviklet seg fra reparasjon av enkelt støpeform til administrasjon av støpeforms livssyklus, og har skapt et lukket-sløyfesystem med "reprodusering av funksjonell oppgradering av forebyggende reparasjoner":
Forebyggende reparasjon: vedlikehold som er basert på data og gjort på forhånd
3D-utskriftsreparasjon kan gjøres på forhånd ved å sette sensorer i formen for å holde et øye med ting som temperatur og stress i sanntid, og bruke digital tvillingteknologi for å gjette hvor formen vil svikte. Et bestemt firma som lager bildeler har satt temperatursensorer i-støpeformer. Når kjernetemperaturen går utover det kritiske nivået, starter reparasjonsprosedyren for CuCrZr-legering 3D-utskrift opp av seg selv. Dette gjør at formen varer 500 000 ganger lenger enn den ellers ville gjort.
Funksjonell oppgradering: Tenker på reparasjon som en måte å gjøre ting bedre på
Under reparasjonsprosessen bruker vi nye strukturer som konform kjøling og lett gitter for å få formen til å fungere bedre. I reparasjonen av en sprøytestøpeform for et mobiltelefondeksel ble 3D-utskrift brukt for å legge til kjølekanaler som var optimalisert for topologi til formkjernen. Dette kuttet produktets forvrengning fra 0,8 mm til 0,2 mm. Gitterstrukturen ble også brukt for å kutte formens vekt med 30 % og energiutnyttelsen med 15 %.
Reproduksjon: Verdt å gjenoppbygge i en sirkulær økonomi
Å bruke 3D-utskriftsteknologi for å lage ødelagte former kan kutte reparasjonskostnadene til 40 % av kostnadene for nye former. I prosessen med å reprodusere en form for et flymotorblad, ble det slitte hulrommet fikset med 3D-utskrift av Inconel 718-legering. Etter å ha blitt fikset fungerte formen 90 % i tillegg til en ny, og tiden det tok å fikse den gikk fra 3 måneder til 3 uker, noe som sparte mye penger på produksjonen.