금속 3D 프린팅은 복잡한 금형 구조의 생산 문제를 어떻게 해결할 수 있습니까?

1, 사출 성형의 주요 문제를 해결하는 유연한 냉각수 회로
제조 속도와 제품 품질은 사출 성형이 얼마나 잘 냉각되는지에 따라 달라집니다. 직선 구멍 냉각수 채널은 기존 금형에 사용됩니다. 이러한 채널은 복잡한 캐비티 표면에 접착하기 어렵기 때문에 국지적인 온도 변화가 너무 심하고 뒤틀림 및 수축 표시와 같은 제품 결함이 발생합니다. 금속 3D 프린팅은 토폴로지 최적화 방법을 사용하여 제품의 모양과 완벽하게 일치하는 등각 냉각수 채널을 생성할 수 있습니다. 이를 통해 열이 생성되는 위치와 냉각되는 위치의 온도를 정확하게 제어할 수 있습니다.
예를 들어, 자동차 도어 핸들 금형의 냉각 시간은 3D 프린팅된 등각 수로를 사용한 후 18초에서 12초로 단축되었습니다. 생산효율은 33% 향상됐고, 제품 변형도 0.8mm에서 0.2mm로 감소했다. 합격률이 92%에서 98.5%로 높아졌습니다. 더 중요한 것은 이 개념이 0.5mm 두께의 금형 코어 벽 내에서 기존 방법의 물리적 제한을 뛰어넘고 - 직경 2mm의 나선형 냉각 채널을 만들어 3차원 냉각 네트워크를 구축할 수 있다는 것입니다.- Zhongrui Technology의 iSLM420 장비로 인쇄한 가전제품 쉘 금형의 등각 수로는 금형 수명을 40% 향상시키고 열 피로로 인한 균열 수를 75% 줄입니다.
2, 격자 구조의 혁신: 금형을 더 가볍게 만들고 다양한 기능을 결합
다이캐스팅 금형의 경우-고온 합금 재료의 열 피로는 재료가 오래 지속되지 못하는 주된 이유입니다. 금속 3D 프린팅은 생체모방 격자 구조를 사용하여 물건을 더 가볍게 만들고 열 전도 경로를 개선하며 물건을 강하게 유지합니다. 특정 항공기 엔진 블레이드용 다이캐스팅 금형은 TPMS(Three Period Minimally Curved Surface) 격자 디자인을 사용했습니다. 이를 통해 금형 코어의 무게가 35% 감소하고 열충격에 대한 복원력이 두 배로 향상되었습니다. 연속 생산 주기가 5000개에서 12000개 금형으로 늘어났습니다.
이러한 구조적 이점은 단열재 부품을 만들 때 특히 중요합니다. 표준 핫 러너 시스템의 절연 메손은 단단하지만 3D 프린팅을 사용하면 분할판에서 금형으로 열이 이동하는 것을 유지하는 데 60% 더 효율적인 속이 빈 육각형 격자 메손을 만들 수 있습니다. 이 설계를 통해 의료용 소모품 금형의 사출 성형 주기는 22%, 에너지 사용량은 18% 단축되었습니다.
3, 미세 다공성 배기 시스템: 갇혀 있는 가스 부족 문제를 해결하는 업계 문제
성형품을 사출할 때 금형 캐비티 내부의 가스가 충분히 빠르게 방출되지 않으면 제품 표면에 가스 줄무늬 및 타는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 기존의 통기성 강철 인서트에는 두 가지 주요 문제가 있습니다. 첫째, 공기가 한 방향으로만 흐르도록 허용할 수 있다는 점과 둘째, 통기성 영역이 밀집된 영역과 만나는 지점에 응력이 쌓이는 경향이 있다는 것입니다. 금속 3D 프린팅은 이러한 한계를 넘어 다방향 통기성을 갖춘 다공성 물체를 생성할 수 있습니다-.
Laser Luminescent의 3세대- 통기성 강철 방식은 레이저 스캐닝 방식을 개선하여 0.04mm의 기공 크기로 금형 표면에 조밀한 통기성 층을 생성합니다. 동시에 금형 내부에 3차원으로 연결된 기공 네트워크를-구축합니다. 자동차 대시보드 금형 적용 시 이 개념은 추가 배기 포트가 필요 없이 갇힌 가스 결함률을 15%에서 0.3%로 줄여 금형 구성을 단순화합니다. 더 중요한 것은 3D 프린팅을 통해 통기성 부품과 금형 본체가 함께 작동할 수 있다는 점입니다. 즉, 기존 인레이 절차에서처럼 솔기가 새어나갈 가능성이 없습니다.
4. 복잡한 부품의 통합생산: 금형가공 가치사슬의 변화
전통적인 금형제작에서는 '분리가공+조립' 기법을 사용한다. 이는 핫 노즐, 경사진 상단, 금형 코어 패드와 같은 중요한 부품이 여러 단계를 거쳐야 함을 의미합니다. 금속 3D 프린팅은 '통합 제조'라는 아이디어를 사용하여 이러한 복잡한 요소를 한꺼번에 형상화합니다. 예를 들어, 특정 휴대폰 브랜드의 프레임 몰드에 있는 핫 노즐 시스템은 일반적인 방법으로 조립하려면 12개의 부품이 필요합니다. 3D 프린팅을 사용하면 통합된 흐름 채널과 가열 요소 설치 홈이 있는 전체 핫 노즐을 만들 수 있습니다. 조립 시간이 8시간에서 0.5시간으로 단축되었으며, 솔기를 줄여 열팽창 및 수축으로 인한 파손 문제를 완전히 해결했습니다.
이러한 변화는 벽이 얇은 제품을 만들 때 가장 두드러집니다. MANGA 방법으로 개발된 VoxelDance Engineering 시뮬레이션 프로그램은 "스캐닝 변형 보상" 방법을 사용하여 316L 스테인레스 스틸 얇은 벽 부품(벽 두께 0.3mm)의 인쇄 변형 문제를 성공적으로 해결했습니다. 이 방법을 사용하면 자동차 그릴 금형 부품의 정확도가 ± 0.5mm에서 ± 0.08mm로 향상됩니다. 또한 연구 개발 기간을 60% 단축하고 재료 사용을 45% 향상시킵니다.
5, 기술 통합: 금형 생산의 새로운 패러다임 설정
금속 3D 프린팅은 단독으로 존재하는 것이 아니라 시뮬레이션 분석, 지능형 감지 등의 기술과 철저하게 결합되어 있습니다. Zhongrui Technology의 기계에는 파우더 베드의 온도 장을 실시간으로 감시할 수 있는 다층 최적화 바람 장 시스템이 있습니다. 또한 레이저 설정을 자동으로 변경하여 열 응력을 보충하고 대형 금형(예: 1.2m × 0.8m의 자동차 범퍼 금형)의 밀도를 99.95%에 도달할 수 있습니다. 흐름 분석 도구를 사용하여 설계자는 '설계 시뮬레이션 인쇄'의 폐쇄 루프 반복인 모델링 프로세스 중에 냉각수 채널의 배열을 개선할 수 있습니다.{8}}
비용 모델 재구성 측면에서 3D 프린팅은 독특한 이점을 보여왔습니다. 예를 들어, 1,000개 분량의 금형을 만드는 데 기존 방식으로는 28만 위안(금형 개발 시 18만 위안)이 들지만, 3D 프린팅 솔루션은 개당 20% 더 비싸지만 금형 개발 비용이 전혀 없어 총 비용이 22만 위안으로 줄어든다. 제품의 반복 속도가 표준 금형 투자 회수 기간(일반적으로 12~18개월)을 초과하면 3D 프린팅의 경제성이 더욱 분명해집니다.