금형 제조에서 일반적인 금속 3D 프린팅 공정은 무엇입니까?

一, 분말층 용융 기술: 이는 높은 정밀도와 복잡한 구조를 의미합니다.
파우더 베드 용융 기술은 고{0}}에너지 빔을 사용하여 금속 분말 층을 선택적으로 녹입니다. 이는 이제 금형 제작에 사용되는 가장 일반적인 유형의 절차입니다. 이러한 기술의 예로는 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자 빔 용융(EBM)이 있습니다.
1. SLM 기술: 금형 냉각 시스템의 판도를 바꾸는-기술
SLM은 고출력 레이저 빔을 사용하여 금속 분말을 한 번에 한 층씩 녹입니다. 이를 통해 밀도 99.9% 이상의 금속 부품을 만들 수 있습니다. 형상적응형 냉각 채널의 설계는 금형 제작에서 그 근본적인 가치가 나타나는 곳입니다. 드릴링 절차에서는 기존 금형 냉각 채널을 선형 또는 단순한 지그재그 패턴으로 제한하므로 냉각 효과가 떨어집니다. SLM 기술은 나선형 및 수상돌기와 같이 직선이 아닌 수로를 만들 수 있습니다. 이를 통해 냉각 효과가 40% 이상 향상됩니다. 예를 들어, Huawei 휴대폰이 프레임 몰드에 대한 토폴로지{9}}최적화된 운하 설계로 전환했을 때 단일 부품을 만드는 데 걸리는 시간은 120초에서 75초로 단축되었고 수율은 89%에서 98%로 향상되었습니다.
2. EBM 기술: 고온-합금용 금형을 제작하는 가장 좋은 방법
EBM 기술은 전자빔을 사용하여 진공 상태에서 금속 분말을 녹입니다. 특별한 이점은 다음과 같습니다.
재료 적응성: 티타늄 합금 및 니켈-기반 고온-합금과 같은 활성 금속과 잘 작동합니다. 이러한 금속은 항공우주 및 자동차 엔진에 사용되는 것과 같은 고급-금형에 일반적으로 사용됩니다.
잔류 응력 제어: 전자빔 스캐닝 속도가 상당히 높기 때문에 열 응력과 금형 변형 가능성을 크게 낮출 수 있습니다.
얼마나 잘 만들어지는가: 전자빔의 에너지 밀도는 레이저의 3~5배이고 인쇄 속도는 SLM보다 30~50% 빠릅니다.
Platinum의 항공기 엔진용 티타늄 합금 금형은 복잡한 공기역학적 채널을 추가하는 EBM 기술을 활용하여 제작됩니다. 이로 인해 금형의 수명이 길어지고(8000~25000주기) 42% 더 가벼워졌습니다.
2, 지향성 에너지 증착 기술: 대형 금형을 고정하고 물건을 추가로 만드는 훌륭한 방법
지향성 에너지 증착 기술은 금속 분말이나 와이어를 이동시키는 동시에 용융 증착이 가능하기 때문에 큰 금형을 제작하고 고정하는 데 적합합니다. LENS(Laser Near Net Shape)와 WAAM(Arc Additive Manufacturing)은 두 가지 주요 방법입니다.
1. LENS 기술: 그래디언트 소재 몰드를 만드는 새로운 방법
LENS 기술은 집중된 레이저 빔을 통해 금속 입자를 녹이고 동시에 이동시켜 다양한 재료가 서로 원활하게 변화하는 것을 가능하게 합니다. 이 기술은 금형 제작 공정에서 기능 등급 구조를 갖춘 다이캐스팅 금형을 만드는 데 사용됩니다.-:-
표면층: 매우 강하고 내마모성 금형의 내마모성을 높이기 위해 코발트 크롬 합금이 사용됩니다.
코어 레이어: 강하고 밀도가 낮은 알루미늄 합금을 사용하여{0}}금형을 더 가볍고 열 제거 성능이 향상됩니다.
표준 균질 재료에 비해 이러한 구배 구조는 금형 수명을 2~3배 더 길게 만들고 에너지를 15~20% 적게 사용합니다.
2. WAAM 기술: 대형 금형을 제작하는 비용-효과적인 방법
WAAM은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 전기 아크를 열원으로 사용하여 금속 와이어를 녹입니다.
저렴한 재료 비용: 금속 와이어 비용은 분말 재료의 1/3~1/2{1}}에 불과합니다.
높은 침전 효율성: 매시간 3~5kg의 금속이 침전될 수 있으며 이는 1미터 너비의 거대한 주형을 만들기에 충분합니다.
강력한 보수력 : 기존 금형에 재료를 직접 증착하여 균열 및 마모를 수정할 수 있습니다.
특정 자동차 회사에서는 WAAM 기술을 사용하여 2톤 엔진 실린더의 금형을 고정했습니다. 이를 통해 새 금형을 구입하는 것보다 수리 비용이 68% 절감됐고, 수리 시간도 45일에서 7일로 단축됐다.
3, 접착제 스프레이 기술: 소규모{1}}금형을 더욱 효율적으로 만드는 방법
접착제 스프레이 기술은 금속 분말 입자를 부착하는 데 필요한 부분에만 접착제를 분사합니다. 탈지 및 소결 후 치밀한 금속 조각을 만듭니다. 이 기술은 파우더 베드 용융 기술의 크기 제한을 극복하여 소형 금형 제작에 가장 적합한 솔루션입니다.
1. 기술적인 측면에서의 이점
빠른 생산: 각 레이어를 별도로 녹일 필요가 없으며 인쇄 속도가 SLM보다 5~10배 빠릅니다.
높은 재료 사용: 결합되지 않은 분말은 100% 재활용될 수 있어 재료 비용이 30~40% 절감됩니다.
많은 기하학적 자유도: 형상적응 냉각 기능을 갖춘 플라스틱 사출 금형을 포함하여 내부 캐비티 형상이 복잡한 금형을 만들 수 있습니다.
2. 사용예
특정 의료기기 회사에서는 접착제 분사 기술을 사용하여 정형외과 임플란트용 맞춤형 금형을 제작합니다. 금형 하나를 만드는 데 드는 비용은 12,000위안에서 4,800위안으로 줄었고, 금형을 만드는 데 걸리는 시간은 6개월에서 50일로 단축되었습니다. 이 기술은 보석 금형 및 정밀 전자 금형과 같은 분야에서도 일반적으로 활용됩니다. 이는 금형 제조가 더 많은 유연성과 맞춤화를 향해 나아가는 데 도움이 됩니다.
4, 금형 제작의 미래는 다중-공정 통합입니다.
기술이 발전함에 따라 단일 공정으로는 금형 제조의 다양한 요구 사항을 충족하는 데 더 이상 충분하지 않습니다. 따라서 여러 프로세스의 융합이 업계 내에서 새로운 궤적으로 나타났습니다.
SLM+CNC 복합 가공: 먼저 SLM을 사용하여 금형 블랭크를 인쇄합니다. 그런 다음 CNC를 사용하여 성형 속도와 표면 정밀도의 균형을 맞추는 정밀 가공을 수행합니다.
LENS와 열처리의 결합: LENS 증착 공정 중 레이저 담금질을 동시에 수행하여 금형 표면 경도를 55HRC 이상으로 높입니다.
접착제 스프레이와 HIP 치밀화: 열간 등압 성형(HIP)은 접착제로 코팅된 부품의 내부 기공을 제거합니다. 이는 금형 밀도를 99.5% 이상으로 만듭니다.