Comment l’impression 3D métal peut-elle résoudre le problème de production de structures de moules complexes ?

1, Un circuit d’eau de refroidissement flexible qui résout le principal problème du moulage par injection
La rapidité de fabrication et la qualité des produits dépendent du refroidissement des moules d’injection. Des canaux d'eau de refroidissement à trous droits sont utilisés dans les moules traditionnels. Ces canaux sont difficiles à coller sur des surfaces de cavités complexes, ce qui entraîne des variations de température locales trop importantes et des défauts de produit tels que des marques de déformation et de retrait. Grâce à des méthodes d’optimisation de la topologie, l’impression 3D métallique peut créer un canal d’eau de refroidissement conforme qui épouse parfaitement la forme du produit. Cela vous permet de contrôler exactement la température à l’endroit où la chaleur est produite et à l’endroit où elle est refroidie.
Par exemple, le temps de refroidissement du moule de poignée de porte de voiture est passé de 18 secondes à 12 secondes après avoir utilisé une voie d'eau conforme imprimée en 3D. L'efficacité de la production a augmenté de 33 % et la déformation du produit est passée de 0,8 mm à 0,2 mm. Le taux de réussite est passé de 92% à 98,5%. Plus important encore, ce concept dépasse les restrictions physiques des méthodes existantes - dans une paroi de noyau de moule de 0,5 mm d'épaisseur, un canal de refroidissement en spirale d'un diamètre de 2 mm peut être créé pour construire un réseau de refroidissement tridimensionnel-. La voie d'eau conforme sur le moule de coque d'appareil électroménager imprimé par l'équipement iSLM420 de Zhongrui Technology améliore la durée de vie du moule de 40 % et réduit de 75 % le nombre de fissures causées par la fatigue thermique.
2, Innovation dans la structure en treillis : alléger les moules et combiner différentes fonctions
Dans le domaine des moules de moulage sous pression-, la fatigue thermique des matériaux en alliage-à haute température est l'une des principales raisons pour lesquelles ils ne durent pas aussi longtemps qu'ils le pourraient. L'impression 3D métallique utilise des structures de treillis biomimétiques pour rendre les objets plus légers, améliorer les voies de conduction thermique et maintenir les objets solides. Le moule de moulage sous pression pour une pale de moteur d'avion spécifique utilisait une conception de treillis TPMS (Three Period Minimally Curved Surface). Cela a réduit le poids du noyau du moule de 35 % et a doublé sa résistance aux chocs thermiques. Le cycle de production continu a été allongé de 5 000 à 12 000 moules.
Cet avantage structurel est particulièrement important lors de la fabrication de pièces destinées à l'isolation. Les mésons d'isolation des systèmes à canaux chauds standard sont solides, mais l'impression 3D peut produire des mésons à réseau hexagonal creux qui sont 60 % plus efficaces pour empêcher la chaleur de se déplacer de la plaque de séparation vers le moule. Cette conception réduit le cycle de moulage par injection de 22 % et la quantité d’énergie utilisée de 18 % dans les moules pour consommables médicaux.
3, Système d'échappement microporeux : résoudre le défi industriel des carences en gaz piégés
Lors du moulage par injection, si le gaz à l'intérieur de la cavité du moule ne peut pas être libéré assez rapidement, cela peut produire des problèmes tels que des traînées de gaz et des brûlures à la surface du produit. Les inserts en acier respirants traditionnels présentent deux problèmes principaux : premièrement, ils ne peuvent permettre à l'air de circuler que dans une seule direction, et deuxièmement, les contraintes ont tendance à s'accumuler au point où la zone respirante rencontre la zone dense. L'impression 3D métallique dépasse ces limites et peut générer des objets poreux avec une respirabilité multi-directionnelle.
La méthode d'acier respirant de troisième-génération de Laser Luminescence améliore l'approche de balayage laser pour créer une couche dense et respirante sur la surface du moule avec une taille de pores de 0,04 mm. En même temps, il construit un réseau de pores connectés en trois dimensions à l'intérieur du moule. Dans l'application de moules pour tableaux de bord de voiture, ce concept réduit le taux de défauts de gaz piégés de 15 % à 0,3 %, sans nécessiter d'orifices d'échappement supplémentaires, simplifiant ainsi la construction du moule. Plus important encore, l’impression 3D peut faire fonctionner ensemble les pièces respirantes et les corps de moule, ce qui signifie qu’il n’y a aucune possibilité de fuite des joints comme c’est le cas avec les procédures d’incrustation traditionnelles.
4, Fabrication intégrée de pièces complexes : changer la chaîne de valeur du traitement des moules
Dans la fabrication de moules traditionnels, la technique « traitement séparé + assemblage » est utilisée. Cela signifie que les pièces importantes telles que les buses chaudes, les dessus inclinés et les supports de noyau de moule doivent passer par plusieurs étapes. L'impression 3D métallique façonne ces éléments complexes d'un seul coup en utilisant l'idée de « fabrication intégrée ». Par exemple, le système de buses chaudes du moule du cadre d'une certaine marque de téléphone portable nécessite 12 pièces à assembler de la manière habituelle. Avec l'impression 3D, vous pouvez créer une buse chaude entière avec un canal d'écoulement intégré et une rainure d'installation de l'élément chauffant. Le temps d'assemblage est réduit de 8 heures à 0,5 heure, et le problème de rupture provoqué par la dilatation et la contraction thermique est totalement résolu en réduisant le nombre de coutures.
Ce changement est plus visible lors de la fabrication de pièces à parois minces. Le programme de simulation VoxelDance Engineering développé par la méthode Manga a résolu avec succès le problème de déformation d'impression des pièces à paroi mince -en acier inoxydable 316L (épaisseur de paroi 0,3 mm) avec la méthode de « compensation de déformation par balayage ». Cette méthode rend les pièces destinées aux moules de calandre de voiture plus précises, allant de ± 0,5 mm à ± 0,08 mm. Il réduit également la période de recherche et développement de 60 % et améliore l'utilisation des matériaux de 45 %.
5, Intégration technologique : mise en place d'un nouveau paradigme de production de moules
L’impression 3D métal n’existe pas de manière isolée, mais est étroitement liée à des technologies telles que l’analyse par simulation et la détection intelligente. Les machines de Zhongrui Technology disposent d'un système de champ de vent optimisé multi-couche qui peut surveiller le champ de température du lit de poudre en temps réel. Il peut également modifier automatiquement les paramètres du laser pour compenser le stress thermique et atteindre une densité de 99,95 % pour les grands moules (comme les moules de pare-chocs de voiture de 1,2 m × 0,8 m). À l'aide d'outils d'analyse de flux, les concepteurs peuvent améliorer la disposition des canaux d'eau de refroidissement pendant le processus de modélisation, qui est une itération en boucle fermée-de « l'impression par simulation de conception ».
En termes de reconstruction du modèle de coût, l’impression 3D présente des avantages uniques. Par exemple, fabriquer des moules pour 1 000 pièces coûte 280 000 yuans avec les méthodes traditionnelles (180 000 yuans pour le développement du moule), mais la solution d'impression 3D coûte 20 % de plus par pièce mais n'entraîne aucun coût de développement du moule, ce qui ramène le coût total à 220 000 yuans. Lorsque la vitesse d’itération du produit dépasse la période de récupération standard du moule (généralement 12 à 18 mois), l’économie de l’impression 3D devient plus évidente.