Hva er utskriftsytelsen til 316L rustfritt stål som vanligvis brukes i formproduksjon?

1. Egenskaper til materialet: 316L rustfritt stål (UNS S31603/EN 1.4404) er en type austenittisk rustfritt stål med lavt-karbon som har korrosjonsbestandighet og seighet ved høye temperaturer. Nøkkelkomponentene inkluderer 16 % til 18 % krom, 10 % til 14 % nikkel og 2 % til 3 % molybden. Tilsetning av molybden gjør materialet langt mer motstandsdyktig mot grop- og sprekkkorrosjon, spesielt på steder med kloridioner. På disse stedene er korrosjonsmotstanden mer enn tre ganger høyere enn for vanlig 304 rustfritt stål. 316L rustfritt stål kan motstå sjøvannerosjon i lang tid, noe som betyr at marineteknikkformer laget av det vil vare 2 til 3 ganger lenger enn former laget av andre materialer.
Dessuten gjør den austenittiske strukturen til 316L rustfritt stål den svært robust ved høye temperaturer. Strekkstyrken kan fortsatt holde seg over 400 MPa ved 600 grader, som er langt høyere enn terskelen på 200 MPa for vanlig formstål. Denne funksjonen gjør den perfekt for former som brukes i-formstøping og termoforming ved høye temperaturer. Pressstøpestøpeformen for batteripakkehuset til nye energibiler, for eksempel, kan håndtere støtet fra aluminiumsvæske i 400 grader. En enkelt støpeform kan vare til mer enn 80 000 bruksområder, som er 40 % lengre enn typiske H13 stålformer.
2. Utskriftsprosess: bruk av flere teknologiske veier for å oppfylle behovene til å lage former
Det er tre hovedmåter å 3D-printe 316L rustfritt stål på: selektiv lasersmelting (SLM), direkte metalllasersintring (DMLS) og bindemiddelstråle. Hver har sine egne tekniske funksjoner og bruksområder:
SLM-metoden bruker en laser med høy-energitetthet for å smelte lag med 15–53 μm sfærisk pulver. Dette gjør deler med en tetthet på 99,5 % eller høyere. Hovedfordelen er at den kan skrive ut kompliserte konforme kjølekanaler, noe som i stor grad øker kjøleeffektiviteten til former. For eksempel, i store bilpanelformer gjør SLM-trykte konforme vannkanaler temperaturen på formen jevnere, fra ± 15 grader til ± 3 grader, noe som reduserer syklustiden med 35 %.
DMLS-teknologi: bruker en laser med lavere energitetthet for å delvis smelte pulver som er 20 til 63 μm tykt. Dette er bra for utskrift av store strukturelle deler. Det faktum at den kan lage lette former med honeycomb gitterstrukturer innenfor er det som gjør den så spesiell. Dette gjør formene lettere uten å miste styrke. I for eksempel bladformer til flymotorer reduserer punktmatrisestrukturen produsert av DMLS vekten av formen med 40 % og stivheten med bare 10 %.
Selvklebende sprayteknologi: Bruk et blekkhode til å spraye lim oppå hverandre for å binde 45–150 μm pulver. Deretter vil avfetting og sintring gjøre den sterkere. Denne teknikken kan skrive ut med en hastighet på opptil 500 cm³/t, noe som er raskt nok til å lage formemner i stor skala. For eksempel, mens du lager former for forbrukerelektronikkbokser, reduserer selvklebende sprøyteteknologi tiden det tar å lage et emne fra 7 dager til 2 dager og reduserer kostnadene for hver vare med 60 %.
3. Hvor godt det fungerer: En god blanding av nøyaktighet, styrke og motstand mot korrosjon
Dimensjonsnøyaktighet: Dimensjonspresisjonen til 316L rustfritt stål 3D-utskrift kan være så lav som ± 0,05 mm (for størrelser mellom 100 mm og 100 mm), og overflateruheten Ra er < 3,2 μm. Det er mulig å lage presise former av komplekse hulrom ved å forbedre utformingen av støttestrukturen og utskriftsinnstillingene. For eksempel er SLM-trykte tannkroneformer i titanlegering som brukes til å lage medisinske implantatformer, nøyaktige til innenfor ± 0,02 mm, som er det som trengs for kliniske implantater.
Fysiske egenskaper: Etter å ha blitt oppvarmet, kan 316L rustfritt stål trykte deler tåle en strekkstyrke på 650 MPa, en flytegrense på 480 MPa og en forlengelse på 30 %. Den lille likeaksede kornstrukturen som 3D-utskrift skaper gjør den 15 % sterkere mot tretthet enn andre smimaterialer. Etter kryogenisk behandling økte utmattelsestiden til DMLS-trykte former brukt til halvlederpakking fra 50 000 sykluser til 120 000 sykluser.
316L trykte deler i rustfritt stål tåler korrosjon bedre enn typiske støpematerialer. I en 3,5 % NaCl-løsning når groppotensialet til 316L rustfrie ståldeler +320mV (SCE), som er 80mV større enn tradisjonelle støpematerialer. Den jevne og tette oksidfilmen som dannes under trykkeprosessen gir den et forsprang når det gjelder korrosjonsbestandighet. 316L rustfritt stål tåler sterke etsende gasser som frigjøres når fluorplast brytes ned i lang tid. Formens levetid er åtte ganger lengre enn for DC53 formstål.
4. Bruk i næringslivet: Fra å lage prototyper til å lage mange av dem
Romfartsfelt: For å lage en bestemt type motorturbinskive-smidyse, ble SLM-teknologi brukt til å trykke 316L rustfrie stålformer som var 1,2 tonn lettere og 680 kg tyngre, samtidig som de gjorde dem 25 % stivere. Formhulens størrelsesendring er mindre enn 0,02 mm etter 5000 termiske sykluser med testing, som oppfyller presisjonsstandarder for luftfartskvalitet.
Bransje av nye energikjøretøyer: DMLS-teknologi skriver ut former som kombinerer konforme kjølevannsrør og gitterstøttestrukturer. Dette gjør temperaturen på formen jevnere med 40 % og reduserer mengden av vridning i resultatet fra 0,5 % til 0,15 %. Formen brukes i stor skala, med en årlig produksjon på 100 000 sett.
Innen medisinsk utstyr: Kombinasjonen av selvklebende sprøyteteknologi og CNC presis bearbeiding muliggjør raske endringer i acetabulære koppformer av titanlegering som brukes til å lage ortopediske implantatformer. Tiden det tar å gå fra design til ferdig produkt er kuttet fra 45 dager til 7 dager, noe som har kuttet kostnadene for hver enhet med 70 %.