Comment utiliser l'impression 3D métallique dans des moules de moulage sous pression ?

一, Les principaux avantages de la technologie d'impression 3D métallique qui rend possible les moules de moulage sous pression-
1. Vous pouvez concevoir gratuitement des bâtiments complexes, ce qui va au-delà de ce que l’artisanat traditionnel peut faire.
Le canal d'eau de refroidissement dans les moules de moulage sous pression classiques-est réalisé par un traitement mécanique, ce qui rend difficile l'obtention d'une disposition uniforme de surfaces complexes ou de creux profonds. Cela peut entraîner des problèmes tels qu'une surchauffe locale et des fissures de fatigue thermique du moule. L'impression 3D métallique peut créer des canaux de refroidissement conformes en empilant des matériaux les uns sur les autres. Cela permet au liquide de refroidissement d'affecter directement les emplacements à haute température-et d'améliorer la répartition de la température sur la surface du moule. Platinum Technology, par exemple, utilise le matériau BLT-18Ni300 pour fabriquer des moules pour les alliages d'aluminium moulés sous pression. En optimisant la conception des canaux d'écoulement internes, l'efficacité du refroidissement augmente de plus de 30 %, la durée de vie du moule est doublée par rapport aux méthodes précédentes et le taux de rendement du produit passe de 85 % à 99 %.
2. Pour réduire les dépenses globales, trouvez un équilibre entre légèreté et résistance structurelle.
La fabrication de moules traditionnels utilise beaucoup de découpe de métal, mais seulement environ 30 % du matériau est utilisé. La construction lourde du moule rend également son déplacement et son entretien plus coûteux. La technologie d’optimisation de la topologie est utilisée dans l’impression 3D métal pour éliminer les matériaux inutiles et trouver le meilleur équilibre entre poids et résistance structurelle. Le moule de moulage sous pression en alliage d'aluminium- présenté par Platinum Lite ne pèse que 27 kg, soit 40 % plus léger que les moules classiques. Il est également suffisamment solide pour fonctionner à des températures et des pressions élevées. En outre, la technologie de moulage intégrée de l'impression 3D réduit le nombre de pièces à assembler, arrête les changements de dilatation et de contraction thermiques qui se produisent lorsque les pièces sont assemblées et rend le moule encore plus stable.
3. Itérations rapides et production flexible pour accélérer le cycle de développement
Fabriquer des moules à l'ancienne-demande beaucoup de temps et de nombreuses étapes, comme leur conception, leur découpe, leur soudage et leur assemblage. Il en coûte également beaucoup pour changer la conception. L’impression 3D métal pilote directement la fabrication à l’aide de modèles numériques, ce qui facilite la réalisation rapide de prototypes et l’amélioration au fil du temps. Par exemple, Broadcom Precision utilise les équipements de la série Huashu High Tech FS273M pour offrir des services de processus complets pour les moules de moulage sous pression-pour les coques de batteries de véhicules à énergies nouvelles. Cela réduit le cycle de développement de 45 jours dans les processus traditionnels à 7 jours, réduit le coût de chaque élément de 60 % et permet de réaliser avec succès une application à grande échelle-avec une production annuelle de 100 000 ensembles.
2, Une avancée technologique majeure dans l'impression 3D métal pour les moules de coulée sous pression-
1. Nouveaux matériaux : pour que la résistance thermique et la conductivité thermique fonctionnent mieux ensemble
Les moules de moulage sous pression doivent supporter l'impact de l'aluminium liquide à des températures élevées supérieures à 600 degrés, ce qui nécessite des critères stricts en matière de résistance à la fissuration thermique, de résistance à l'usure et de conductivité thermique du matériau. L’impression 3D métal est désormais capable d’utiliser l’acier à outils H13, l’acier vieilli martensitique MS1, les alliages de cuivre et d’autres matériaux de manière stable. Il a également pu améliorer les performances grâce à une technologie de renforcement du post-traitement. Par exemple, une entreprise a fabriqué un matériau composite à base de cuivre-qui a une dureté de 52HRC et une conductivité thermique de 120W/(m · K) après avoir été traité par trempe laser. Cela répond aux besoins d'utilisation à long terme-des moules de moulage sous pression-pour les pales de moteurs d'avion.
2. Optimisation des processus : travail avec plusieurs lasers et contrôle intelligent des paramètres
Les fabricants de matériel d’impression trouvent toujours des moyens de surmonter les obstacles technologiques pour rendre l’impression plus rapide et plus précise. La Platinum BLT-S450 peut effectuer une impression collaborative avec huit lasers et a une taille de formage de 450 mm × 450 mm × 500 mm. La vitesse d'impression est 300 % plus rapide que celle des appareils laser uniques. Un système de contrôle intelligent des paramètres peut modifier automatiquement la puissance du laser, la vitesse de balayage et d'autres paramètres en fonction des propriétés du matériau pour garantir que la qualité de la surface et la force de liaison intercouche sont élevées. Par exemple, lors de la fabrication de moules de moulage sous pression-pour un certain type de bloc-cylindres de moteur de voiture, l'équipement BLT-S450 fonctionne en continu pendant 7 × 24 heures, réduisant ainsi le temps nécessaire à l'impression d'un seul moule de 72 heures à 24 heures et en maintenant la précision dimensionnelle à ± 0,05 mm.
3. Renforcement après traitement : amélioration des performances de surface et de la durée de vie
La rugosité de la surface (Ra supérieur ou égal à 6,3 μm) et la contrainte résiduelle interne des pièces métalliques imprimées en 3D peuvent affecter le fonctionnement du moule, elles doivent donc être améliorées grâce à des techniques de post-traitement. Les technologies les plus populaires actuellement sont :
Traitement thermique : le recuit élimine les contraintes internes et rend le matériau plus résistant ;
Sablage et polissage : pour réduire les risques de collage de l'aluminium, rendez la surface moins rugueuse en abaissant le Ra à 0,8 μm ou moins.
Revêtement laser : application d'un revêtement sur la surface du moule qui résiste à l'usure pour le faire durer plus longtemps.
Par exemple, une entreprise spécifique a mis au point une procédure de post-traitement composite pour le moule de moulage sous pression-de coques de moteurs de véhicules à énergie nouvelle qui a augmenté la durée de vie du moule de 30 000 fois à 120 000 fois et a réduit le coût par pièce de 75 %.
3, Exemples de fonctionnement de l'industrie et de la manière dont elle pourrait gagner de l'argent
1. Dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles,-moules de moulage sous pression pour les coques de batteries
Une grande entreprise qui fabrique des véhicules à énergies nouvelles utilise l'impression 3D métallique pour fabriquer des moules de moulage sous pression-pour les coques de batteries. La conception d'un canal d'eau de refroidissement conforme augmente l'uniformité de la température du moule de ± 15 degrés à ± 3 degrés, réduit le temps de cycle de 35 % et prolonge la durée de vie d'un seul moule à plus de 80 000 fois, soit 40 % plus longue que les moules en acier H13 typiques. De plus, la structure légère de l'impression 3D rend les moules 50 % plus légers, rend la manipulation 60 % plus efficace et réduit les dépenses de 45 %.
2. Dans le domaine aérospatial, il existe la matrice de forgeage des disques de turbine de moteur.
Pour fabriquer des matrices de forgeage de disques de turbine pour un certain type de moteur d'avion, les méthodes traditionnelles nécessitent de souder et d'assembler 100 pièces distinctes, ce qui peut prendre jusqu'à 11 mois pour être livré. Après avoir utilisé la technologie DMLS d'Optisys, le moule a été transformé en une seule unité, ce qui réduit le poids de 95 % et le délai de livraison à 2 mois. La rigidité du moule a été améliorée de 25 % grâce à une conception d'optimisation de la topologie, qui répond aux besoins de travail à hautes températures et hautes pressions.
3. Dans le monde de l'électronique grand public, un moule de moulage sous pression d'une coque d'ordinateur portable-
Une grande entreprise de fabrication d'appareils électroniques grand public utilise l'impression 3D métallique pour fabriquer des moules de moulage sous pression-pour les étuis d'ordinateurs portables. Le canal d'eau de refroidissement conforme réduit le gauchissement du produit de 0,5 % à 0,15 %, et la conception de la structure interne en treillis réduit le poids de 40 % tout en conservant la résistance. Le moule est utilisé à grande échelle, produisant 500 000 ensembles par an. Le coût par composant a diminué de 30 % par rapport aux anciennes méthodes.