كيف يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن تحل مشكلة إنتاج هياكل القوالب المعقدة؟

1، دائرة مياه تبريد مرنة تحل المشكلة الرئيسية في قولبة الحقن
تعتمد سرعة التصنيع وجودة المنتجات على مدى تبريد قوالب الحقن. يتم استخدام قنوات مياه التبريد ذات الفتحة المستقيمة في القوالب التقليدية. من الصعب لصق هذه القنوات على أسطح التجويف المعقدة، مما يسبب الكثير من التباين في درجات الحرارة المحلية وعيوب المنتج مثل علامات الالتواء والانكماش. باستخدام أساليب تحسين الطوبولوجيا، يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد إنشاء قناة مياه تبريد متوافقة تتطابق تمامًا مع شكل المنتج. يتيح لك ذلك التحكم في درجة الحرارة بالضبط حيث يتم توليد الحرارة ومكان تبريدها.
على سبيل المثال، ارتفع وقت التبريد لقالب مقبض باب السيارة من 18 ثانية إلى 12 ثانية بعد استخدام ممر مائي مطابق مطبوع ثلاثي الأبعاد. ارتفعت كفاءة الإنتاج بنسبة 33%، وانخفض تشوه صفحة المنتج من 0.8 مم إلى 0.2 مم. وارتفعت نسبة النجاح من 92% إلى 98.5%. والأهم من ذلك، أن هذا المفهوم يتخطى القيود المادية للطرق الحالية - داخل جدار قالب بسمك 0.5 مم، ويمكن إنشاء قناة تبريد حلزونية بقطر 2 مم لبناء-شبكة تبريد ثلاثية الأبعاد. يعمل الممر المائي المطابق الموجود على قالب غلاف الأجهزة المنزلية المطبوع بواسطة معدات iSLM420 الخاصة بشركة Zhongrui Technology على تحسين عمر القالب بنسبة 40% وتقليل عدد الشقوق الناتجة عن التعب الحراري بنسبة 75%.
2، الابتكار في هيكل الشبكة: جعل القوالب أخف وزنًا والجمع بين الوظائف المختلفة
في موضوع قوالب الصب-، يعد التعب الحراري لمواد السبائك ذات درجات الحرارة المرتفعة-سببًا رئيسيًا لعدم استمرارها لأطول فترة ممكنة. تستخدم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد هياكل شبكية محاكاة حيوية لجعل الأشياء أخف وزنًا، وتحسين مسارات توصيل الحرارة، والحفاظ على قوة الأشياء. يستخدم قالب الصب لشفرة محرك طائرة معينة تصميمًا شبكيًا TPMS (سطح منحني الحد الأدنى ثلاثي المراحل). أدى هذا إلى خفض وزن قلب القالب بنسبة 35% ومضاعفة مرونته في مواجهة الصدمات الحرارية. تم إطالة دورة الإنتاج المستمر من 5000 إلى 12000 قالب.
هذه الميزة الهيكلية مهمة بشكل خاص عند تصنيع الأجزاء المخصصة للعزل. تكون الميزونات العازلة في أنظمة العداء الساخن القياسية صلبة، لكن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تجعل الميزونات الشبكية السداسية المجوفة أكثر كفاءة بنسبة 60% في منع انتقال الحرارة من لوحة التقسيم إلى القالب. هذا التصميم يقلل من دورة القولبة بالحقن بنسبة 22% وكمية الطاقة المستخدمة بنسبة 18% في قوالب المواد الاستهلاكية الطبية.
3، نظام العادم المسامي الصغير: حل تحدي الصناعة المتمثل في نقص الغاز المحصور
عند حقن القالب، إذا لم يكن من الممكن إطلاق الغاز الموجود داخل تجويف القالب بسرعة كافية، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث مشكلات مثل خطوط الغاز والاحتراق على سطح المنتج. هناك مشكلتان رئيسيتان في إدخالات الفولاذ التقليدية القابلة للتنفس: أولاً، يمكنها السماح للهواء بالتدفق في اتجاه واحد فقط، وثانيًا، يميل الضغط إلى التراكم عند النقطة التي تلتقي فيها المنطقة القابلة للتنفس بالمنطقة الكثيفة. تتخطى الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد هذه الحدود ويمكن أن تنتج أجسامًا مسامية ذات تهوية متعددة الاتجاهات.
تعمل طريقة الفولاذ القابل للتنفس من الجيل الثالث لـ Laser Luminescent- على تحسين أسلوب المسح بالليزر لإنشاء طبقة كثيفة قابلة للتنفس على سطح القالب بحجم مسام يبلغ 0.04 مم. وفي الوقت نفسه، يقوم ببناء شبكة مسام متصلة ثلاثية الأبعاد-داخل القالب. في تطبيق قوالب لوحة عدادات السيارة، يقلل هذا المفهوم من معدل عيوب الغاز المحبوس من 15% إلى 0.3%، دون الحاجة إلى منافذ عادم إضافية، مما يبسط عملية بناء القالب. والأهم من ذلك، أن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تجعل الأجزاء القابلة للتنفس وأجسام القالب تعمل معًا، مما يعني أنه لا توجد إمكانية لتسرب الدرزات كما هو الحال مع إجراءات البطانة التقليدية.
4، التصنيع المتكامل للأجزاء المعقدة: تغيير سلسلة القيمة لمعالجة القوالب
في صناعة القوالب التقليدية، يتم استخدام تقنية "المعالجة المنفصلة + التجميع". وهذا يعني أن الأجزاء المهمة مثل الفوهات الساخنة، والقمم المائلة، ومنصات قلب القالب تحتاج إلى المرور بعدة خطوات. تقوم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد بتشكيل هذه العناصر المعقدة دفعة واحدة باستخدام فكرة "التصنيع المتكامل". على سبيل المثال، يحتاج نظام الفوهة الساخنة لقالب الإطار لعلامة تجارية معينة للهاتف المحمول إلى تجميع 12 جزءًا معًا بالطريقة المعتادة. باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكنك إنشاء فوهة ساخنة كاملة بقناة تدفق متكاملة وأخدود تثبيت عنصر التسخين. يتم تقليل وقت التجميع من 8 ساعات إلى 0.5 ساعة، ويتم حل مشكلة الكسر الناتج عن التمدد الحراري والانكماش بشكل كامل عن طريق قطع الدرزات.
يكون هذا التغيير أكثر وضوحًا عند صنع القطع ذات الجدران الرقيقة. نجح برنامج محاكاة VoxelDance Engineering الذي تم تطويره بواسطة طريقة Manga في حل مشكلة تشوه الطباعة للأجزاء ذات الجدران الرقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L (سمك الجدار 0.3 مم) باستخدام طريقة "تعويض تشوه المسح". هذه الطريقة تجعل أجزاء قوالب شبك السيارة أكثر دقة، تتراوح من ± 0.5 مم إلى ± 0.08 مم. كما أنه يختصر فترة البحث والتطوير بنسبة 60% ويعزز استخدام المواد بنسبة 45%.
5، التكامل التكنولوجي: وضع نموذج جديد لإنتاج القالب
لا توجد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد بمعزل عن غيرها، ولكنها متشابكة تمامًا مع تقنيات مثل تحليل المحاكاة والكشف الذكي. تحتوي آلات Zhongrui Technology على نظام حقل رياح محسّن متعدد-الطبقات يمكنه مراقبة مجال درجة حرارة طبقة المسحوق في الوقت الفعلي. يمكنه أيضًا تغيير إعدادات الليزر تلقائيًا لتعويض الإجهاد الحراري والوصول إلى كثافة 99.95٪ للقوالب الكبيرة (مثل قوالب مصدات السيارات التي يبلغ حجمها 1.2 م × 0.8 م). باستخدام أدوات تحليل التدفق، يستطيع المصممون تحسين ترتيب قنوات مياه التبريد أثناء عملية النمذجة، وهي عبارة عن تكرار حلقة مغلقة -لـ "طباعة محاكاة التصميم".
فيما يتعلق بإعادة بناء نموذج التكلفة، أظهرت الطباعة ثلاثية الأبعاد مزايا فريدة. على سبيل المثال، يتكلف صنع قوالب لـ 1000 قطعة 280000 يوان بالطرق التقليدية (180000 يوان لتطوير القالب)، لكن حل الطباعة ثلاثية الأبعاد يكلف 20% أكثر لكل قطعة ولكن ليس لديه أي تكاليف لتطوير القالب، مما يجعل التكلفة الإجمالية تنخفض إلى 220000 يوان. عندما تتجاوز سرعة تكرار المنتج فترة استرداد القالب القياسية (12-18 شهرًا بشكل عام)، يصبح اقتصاد الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر وضوحًا.