Quels sont les procédés d’impression 3D métal courants dans la fabrication de moules ?

一, Technologie de fusion sur lit de poudre : cela signifie une haute précision et une structure complexe.
La technologie de fusion sur lit de poudre utilise des faisceaux à haute énergie-pour faire fondre sélectivement les couches de poudre métallique. Il s’agit désormais du type de procédure le plus couramment utilisé dans la fabrication de moules. Quelques exemples de ces technologies incluent la fusion sélective par laser (SLM) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM).
1. Technologie SLM : un élément-qui change la donne pour les systèmes de refroidissement des moules
SLM utilise des faisceaux laser-haute puissance pour faire fondre la poudre métallique une couche à la fois. Cela permet de fabriquer des pièces métalliques d'une densité supérieure à 99,9 %. C'est dans la conception de canaux de refroidissement conformes que sa valeur fondamentale apparaît dans la fabrication de moules. Les procédures de perçage confinent les canaux de refroidissement des moules traditionnels à des motifs en zigzag linéaires ou simples, ce qui les rend moins efficaces en matière de refroidissement. La technologie SLM peut créer des canaux d'eau qui ne sont pas droits, comme des spirales et des dendrites. Cela rend le refroidissement plus efficace de plus de 40 %. Par exemple, lorsque les téléphones Huawei sont passés à une conception de canal optimisée en termes de topologie pour le moule du cadre, le temps nécessaire pour fabriquer une seule pièce est passé de 120 secondes à 75 secondes, et le taux de rendement est passé de 89 % à 98 %.
2. Technologie EBM : la meilleure façon de fabriquer des moules pour les alliages à haute-température
La technologie EBM utilise un faisceau d’électrons pour faire fondre de la poudre métallique sous vide. Ses avantages particuliers sont :
Adaptabilité des matériaux : il fonctionne bien avec les métaux actifs comme les alliages de titane et les alliages à haute température-à base de nickel. Ces métaux sont couramment utilisés dans les moules haut de gamme-comme ceux utilisés dans les moteurs aérospatiaux et automobiles.
Contrôle des contraintes résiduelles : la vitesse de balayage du faisceau électronique est assez élevée, ce qui peut réduire considérablement les contraintes thermiques et les risques de déformation du moule.
La qualité de fabrication des choses : la densité d'énergie d'un faisceau d'électrons est 3 à 5 fois supérieure à celle d'un laser et la vitesse d'impression est 30 à 50 % plus rapide que celle du SLM.
Les moules en alliage de titane de Platinum pour moteurs d'avion sont fabriqués à l'aide de la technologie EBM, qui ajoute des canaux aérodynamiques complexes. Cela prolonge la durée de vie des moules (de 8 000 à 25 000 cycles) et les rend 42 % plus légers.
2, Technologie de dépôt d'énergie dirigé : un excellent moyen de réparer de gros moules et de fabriquer des objets de manière additive
La technologie de dépôt d'énergie dirigée est idéale pour fabriquer et réparer de grands moules, car elle peut déplacer de la poudre ou du fil métallique et fondre le dépôt en même temps. La forme laser proche du filet (LENS) et la fabrication additive à arc (WAAM) sont deux de ses principales méthodes.
1. Technologie LENS : une nouvelle façon de réaliser des moules en matériaux dégradés
La technologie LENS permet à différents matériaux de passer en douceur de l'un à l'autre en faisant fondre des particules métalliques et en les déplaçant simultanément à travers un faisceau laser concentré. Cette technologie est utilisée pour fabriquer des moules de moulage sous pression{{1}avec des structures fonctionnellement graduées dans le processus de fabrication du moule{{2} :
Couche de surface : très solide et très résistante à l'usure Pour rendre le moule plus résistant à l'usure, un alliage cobalt-chrome est utilisé.
Couche centrale : utilisation d'un alliage d'aluminium solide et de faible densité-pour rendre le moule plus léger et mieux évacuer la chaleur.
Par rapport aux matériaux homogènes standards, cette structure dégradée permet au moule de durer 2 à 3 fois plus longtemps et utilise 15 à 20 % d'énergie en moins.
2. Technologie WAAM : un moyen-économique de fabriquer de grands moules
WAAM présente les caractéristiques suivantes : il utilise un arc électrique comme source de chaleur pour faire fondre le fil métallique.
Faible coût des matériaux : le fil métallique ne coûte qu'un-tiers à la moitié-moitié du prix des matériaux en poudre.
Haute efficacité de sédimentation : 3 à 5 kg de métal peuvent être déposés toutes les heures, ce qui est suffisant pour réaliser des moules massifs d'un mètre de large.
Forte capacité de réparation : peut réparer les fissures et l'usure en déposant directement des matériaux sur les moules existants.
Un certain constructeur automobile a utilisé la technologie WAAM pour réparer un moule pour un cylindre de moteur de 2 tonnes. Cela a réduit le coût de la réparation de 68 % par rapport à l'achat d'un nouveau moule et a réduit le temps nécessaire pour le réparer de 45 jours à 7 jours.
3, Technologie de pulvérisation d'adhésif : un moyen de rendre les moules-à petite échelle plus efficaces
La technologie de pulvérisation d'adhésif pulvérise l'adhésif uniquement là où cela est nécessaire pour fixer les particules de poudre métallique. Après dégraissage et frittage, on obtient des pièces métalliques denses. Cette technologie contourne les limites de taille de la technologie de fusion sur lit de poudre, ce qui en fait la meilleure solution pour fabriquer de petits moules.
1. Avantages en termes de technologie
Production rapide : il n'est pas nécessaire de faire fondre chaque couche séparément et le rythme d'impression est 5 à 10 fois plus rapide que celui du SLM.
Utilisation élevée de matériaux : la poudre non liée peut être recyclée à 100 % du temps, ce qui réduit les coûts de matériaux de 30 à 40 %.
Grande liberté géométrique : peut fabriquer des moules avec des géométries de cavité interne complexes, y compris des moules d'injection plastique avec refroidissement conforme.
2. Exemples d'utilisation
Une entreprise spécifique de dispositifs médicaux utilise la technologie de pulvérisation d’adhésif pour fabriquer des moules personnalisés pour les implants orthopédiques. Le coût de fabrication d'un moule est passé de 12 000 yuans à 4 800 yuans, et le temps nécessaire pour fabriquer un moule est passé de six mois à 50 jours. Cette technologie est également couramment utilisée dans des domaines tels que les moules à bijoux et les moules électroniques de précision. Cela aide la fabrication de moules à évoluer vers plus de flexibilité et de personnalisation.
4, L'avenir de la fabrication de moules réside dans l'intégration de plusieurs-processus.
À mesure que la technologie a progressé, un seul processus ne suffit plus à satisfaire les diverses exigences de la fabrication de moules ; par conséquent, la fusion de plusieurs processus est apparue comme une trajectoire nouvelle au sein de l’industrie.
Traitement composite SLM+CNC : Tout d'abord, utilisez SLM pour imprimer l'ébauche du moule. Ensuite, utilisez la CNC pour un usinage de précision, qui équilibre la vitesse de moulage avec la précision de la surface.
Combinaison de LENS et de traitement thermique : lors du processus de dépôt de LENS, une trempe laser est effectuée en même temps pour augmenter la dureté de surface du moule à plus de 55HRC.
Pulvérisation de colle plus densification HIP : Le pressage isostatique à chaud (HIP) élimine les pores intérieurs des pièces enduites de colle. Cela rend la densité du moule supérieure à 99,5 %.