3D-печать инструмента для литья металлов под давлением с близким

Связанные поставщики

Кафедра микрофлюидики в Университете Ростока работает вместе со Stenzel MIM Technik (Тифенбронн, недалеко от Пфорцхайма) над проектом по печати инструмента для 3D-литья металлов под давлением (MIM). В основе разработки лежит использование технологии CEM компании Aim 3D с системой Ex-AM 255.

В рамках проекта, финансируемого Федеральным министерством экономики и энергетики Германии (BMWi), кафедра микрофлюидики (LFM) Университета Ростока и компания Stenzel MIM Technik совместно разрабатывают 3D-печатный инструмент MIM. Продолжительность проекта – с апреля 2021 года по октябрь 2023 года. В основе процесса и применения лежит использование технологии CEM от AIM3D, реализованной на системе Ex-AM 255. Проект представляет собой современное состояние 3D-печати металлом.

Целью проекта было использование 3D-печати для изготовления инструмента для литья металлов под давлением с околоконтурным охлаждением. В 3D-печати околоконтурное охлаждение может быть реализовано как так называемая функциональная интеграция со спиральными каналами непосредственно в инструменте. Другими словами, он не встроен в отверстия, как в случае с более крупными инструментами. Целью любого околоконтурного охлаждения литьевых форм из металлов или полимеров является значительное сокращение времени цикла. Принцип приконтурного охлаждения заключается в проведении охлаждающей жидкости через приконтурные каналы охлаждения малого сечения. Они охлаждают деталь уже во время цикла. Это приводит к более быстрому процессу распалубки, что значительно сокращает цикл. Сложная геометрия винтовых каналов охлаждения создается с помощью технологии CAD с использованием имитационных моделей, основанных на потребностях компонента. Многолетний опыт показывает сокращение времени цикла примерно на 20 процентов, в зависимости от толщины и размера стенки.

Являясь комплексным компонентным решением, 3D-печать предлагает преимущество однократной технологии функциональной интеграции по сравнению с процессами, связанными с пресс-формой. Таким образом, пример приложения демонстрирует возможность значительно сократить время вывода продукта на рынок. Целью проекта сотрудничества является разработка новой технологической цепочки для экономичного и быстрого производства инструментов MIM. До сих пор для изготовления обычной металлической формы для литья под давлением требовалось время до восьми недель. Благодаря 3D-печати металлом время предоставления инструмента MIM можно сократить примерно до пяти дней.

В рамках сотрудничества изначально была разработана оптимизированная 3D-модель инструмента с использованием средств САПР и моделирования. Затем эти данные были переданы в систему Ex-AM 255 CEM вместе с необходимыми параметрами процесса. Затем на 3D-принтере печатается так называемая зеленая деталь. После этого деталь спекается в ходе многоэтапного процесса для получения окончательных свойств материала. С помощью этого процесса можно быстро производить сложные металлические компоненты после необходимых этапов удаления связующих и спекания. В то же время процесс CEM позволяет контролировать объемную усадку, связанную с спеканием. Полученная форма имеет полость. Деталь состоит из толстостенной части с тонкими ребрами. Эти ребра невозможно изготовить без околоконтурного охлаждения, так как их трудно извлечь из формы. Компания Stenzel MIM Technik надеется добиться значительного сокращения времени цикла изготовления этого компонента — до 70–80 процентов. Однако испытания литья под давлением еще не завершены.

3D-принтер Ex-AM 255, работающий с несколькими материалами, можно использовать с различными материалами (металлами, пластиками, керамикой) и с различными процессами (гибридные компоненты). По сравнению с процессами порошковой печати или даже другими процессами 3D-печати, в которых используются нити, системы, использующие процесс CEM, достигают прочности на разрыв, которая приближается к классическому термопластическому литью под давлением в форме. Ценовое преимущество 3D-печати особенно заметно, когда вместо нитей используются коммерчески доступные грануляты. При использовании гранулятов процесс CEM приводит к десятикратной экономии затрат.