ما هي مواد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد شائعة الاستخدام لتصنيع القوالب؟

1. يموت الصلب: مفتاح الصلابة العالية ومقاومة التآكل
يعتبر الفولاذ المقولب هو المادة الرئيسية المستخدمة في الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لصنع القوالب. إنه قوي جدًا، ومقاوم للتآكل، ومقاوم للتآكل، مما يجعله الخيار الأفضل لإجراءات التشكيل على الساخن مثل-الصب بالقالب والقولبة بالحقن. باستخدام قوالب الفولاذ وتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، من الممكن إنشاء هياكل معقدة يصعب صنعها بالطرق التقليدية، مثل:
يستخدم قالب ممتص الصدمات الخاص بالمركبة قناة مياه حلزونية مرنة مصنوعة من فولاذ القالب المطبوع ثلاثي الأبعاد. يؤدي ذلك إلى تقليل فرق درجة الحرارة بين القلب والسطح من 45 درجة إلى 8 درجات، وتقليل وقت التبريد بنسبة 30%، وتقليل معدل التزييف للمنتج من 8% إلى 0.5%.
قالب خفيف الوزن: تم جعل قالب الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية أخف وزنًا بنسبة 42% مع الحفاظ على قوته. وقد تم ذلك عن طريق تحسين شكل القالب. في نفس الوقت، هناك الآن مساحة أكبر لدائرة مياه التبريد، وتم تقليل دورة القولبة بالحقن بنسبة 25%.
إنتاج الفوهة الساخنة المتكامل: يمكن أن يتسبب التمدد والانكماش الحراريان بسهولة في حدوث فجوات وشقوق في الفوهات الساخنة التقليدية لأنها تتكون من عدة أقسام.. 3قد يؤدي الفولاذ المقولب للطباعة ثلاثية الأبعاد إلى جعل صب الفوهة الساخنة يعمل بشكل أفضل بشكل عام، ويقلل من أخطاء التجميع، ويجعل جودة العناصر المصبوبة بالحقن أكثر استقرارًا.
2. سبائك التيتانيوم: تقدم مزدوج في كونها خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل
نظرًا لأنها قوية وخفيفة ومقاومة للتآكل، فإن سبائك التيتانيوم مفيدة جدًا في صناعة القوالب المتطورة. بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا لها هي:
قالب الفضاء الجوي: يتكون قالب شفرة محرك الطائرة من سبيكة تيتانيوم مطبوعة ثلاثية الأبعاد، والتي تحتوي على هيكل شبكي يجعلها خفيفة الوزن وقوية بينما تجعلها أيضًا أكثر مقاومة لدرجات الحرارة العالية التي تصل إلى 600 درجة.
قوالب زرع العظام: تعتبر سبائك التيتانيوم مادة رائعة لقوالب زرع العظام لأنها متوافقة حيويا. يتميز قالب مفصل الورك المخصص المصنوع بالطباعة ثلاثية الأبعاد ببنية مسامية تساعد العظام على النمو معًا وتقلل وقت تعافي المريض بنسبة 40%.
تحسين قناة التدفق المعقدة: قالب جديد لحزمة بطارية السيارة الكهربائية يستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من سبائك التيتانيوم. داخل قلب القالب، تم تصميم قنوات التدفق المتقاطع لتحسين كفاءة تدفق سائل التبريد بنسبة 50% وتوحيد درجة الحرارة لحزمة البطارية بنسبة 20%.
3. سبائك الألومنيوم: مزيج جيد من الخفة والتوصيل الحراري
سبائك الألومنيوم هي أفضل مادة لصنع القوالب لأنها خفيفة، موصلة للحرارة بشكل جيد، ويمكن إعادة تدويرها. إنه يحقق توازنًا جيدًا بين التكلفة والكفاءة. ويمكن استخدامه في الحالات التالية:
قالب مكونات السيارات: يتكون قالب رأس الأسطوانة لمحرك معين من سبائك الألومنيوم التي تمت طباعتها بتقنية ثلاثية الأبعاد. هيكل الشبكة المحاكاة الحيوية يجعلها أخف بنسبة 28%. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام الموصلية الحرارية القوية لسبائك الألومنيوم لتقليل وقت التبريد بنسبة 15% وتكلفة تصنيع قطعة واحدة بنسبة 18%.
قالب السلع الاستهلاكية الإلكترونية: قالب الإطار المركزي لهاتف ذكي معين مصنوع من سبائك الألومنيوم بطباعة ثلاثية الأبعاد وله جدران يبلغ سمكها 0.3 مم فقط. يتم تقليل دورة التشكيل بالحقن من 45 ثانية إلى 32 ثانية، ويصل إنتاج المنتج إلى 99.2% عند دمجه مع ممر مائي مرن.
التحقق من التكرار السريع: تعتبر سبائك الألومنيوم مادة رائعة لصنع نماذج أولية من القوالب لأنها رخيصة الثمن. استخدمت إحدى الشركات التي تصنع الأجهزة المنزلية قوالب سبائك الألومنيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد- لاختبار منتجاتها. أدى هذا إلى خفض الوقت المستغرق لتصنيع المنتج من 8 أسابيع إلى 3 أسابيع وتكلفة تغيير التصميم بنسبة 70%.
4. السبائك القائمة على النيكل-: أدوات حماية للأداء في ظل الظروف القاسية
تعتبر السبائك القائمة على النيكل- ضرورية في إنتاج القوالب التي يمكنها تحمل درجات الحرارة والضغوط العالية لأنها تقاوم الأكسدة والتآكل. يستخدم بشكل شائع من أجل:
قالب محرك الطائرة: قالب خاص لشفرة التوربين مصنوع من سبيكة أساسها النيكل- ويمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة وضغوط تصل إلى 100 ميجاباسكال. إنه يدوم لفترة أطول ثلاث مرات من القوالب العادية، وقد تم تقليل وزنه بنسبة 22% بفضل التصميم الطوبولوجي الأمثل.
قالب المضخة الرئيسية للطاقة النووية: السبائك القائمة على النيكل- هي المادة الرئيسية لقوالب معدات الطاقة النووية لأنها تستطيع مقاومة الإشعاع. باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، تم تصنيع قالب المكره للمضخة الرئيسية للطاقة النووية بقنوات تدفق معقدة. وهذا جعل التبريد أكثر فعالية بنسبة 40% مع الاستمرار في تلبية احتياجات الختم في الظروف القاسية للغاية.
يستخدم قالب غلاية التفاعل المحدد تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك النيكل- للحفاظ على ثبات هيكله في الظروف المسببة للتآكل. تمت إطالة دورة الصيانة من كل ثلاثة أشهر إلى كل ثمانية عشر شهرًا، وانخفضت التكلفة الإجمالية لدورة الحياة بنسبة 65%.
5. سبائك النحاس: الاستفادة القصوى من التوصيل الحراري
تعتبر سبائك النحاس رائعة لصنع القوالب التي تحتاج إلى نقل الحرارة بسرعة لأنها جيدة في توصيل الحرارة والكهرباء. بعض الأماكن التي يمكن استخدامها هي:
يتكون قالب تعبئة أشباه الموصلات من سبائك النحاس المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تم تحسين كفاءة التبريد بنسبة 80% من خلال تصميم قناة على مستوى الميكرومتر-. يؤدي هذا إلى تقليل دورة التغليف من 12 ثانية إلى 5 ثوانٍ وتعزيز قدرة إنتاج الخط الواحد-بنسبة 140%.
تتميز سبائك النحاس بموصلية حرارية عالية، مما يعني أنها يمكنها نشر حرارة اللحام بسرعة والحفاظ على قطعة العمل من التشويه. من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد لقنوات تدفق سبائك النحاس، أدى قالب اللحام لوحدة بطارية مركبة الطاقة الجديدة إلى زيادة إنتاجية اللحام من 92% إلى 98.5%.
قالب مبادل حراري صغير: يستخدم قالب وحدة تبديد الحرارة لمحطة قاعدة 5G معينة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من سبائك النحاس لصنع هيكل مناسب تمامًا، بسمك جدار 0.1 مم وقطر قناة 0.3 مم. إن فعالية تبديد الحرارة أعلى بثلاث مرات من فعالية التصميمات النموذجية.