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模具企业怎样降本、提质、增效?了解一下这种嫁接3D打印方案

    降本、提质、增效的实践是模具企业持续提升竞争力的不二法门,而基于选区激光熔化工艺的金属增材制造-3D打印技术为实现这些目标提供了新的可能性。利用3D打印的异形水路和气路来改善模具质量,在整个注塑周期内降低成本的做法已经普遍被行业接受。

     尽管如此,由于用户初期担心粉末性能、成本和在模具制造行业缺乏应用知识,模具制造领域的增材制造应用速度仍较缓慢。通常,模具制造商的风险意识都较强,也需要在生产注塑模中保持最低成本的优势,模具制造商承担的压力相当大。如果在模具中使用增材制造的模仁,其优势十分明显,但同时也增加一定的成本。那么,是否可以既应用3D打印技术又降低模具整体成本呢? 当然可以!嫁接打印工艺应运而生。

      GF 加工方案在《金属增材制造嫁接打印应用》研讨会中,以模具应用为切入点,剖析了嫁接打印的应用意义、嫁接打印的挑战,嫁接打印底座材料及热处理,并分享了一种利用监控实现嫁接打印的新方法及应用案例。该方法对于实现嫁接3D打印部分与原模具准确对接,保证嫁接模具的质量具有重要意义。

模具企业怎样降本、提质、增效?了解一下这种嫁接3D打印方案

©GF 加工方案

嫁接打印的最大障碍-定位

     嫁接打印是指并非从零开始,而是在现有的材料上完成零件增材制造过程。底材一般是通过铣削加工减材制造,而在其上3D打印的部分是增材制造。所以,有些人也将这种制造方式称为混合制造。

     在客户应用端,嫁接打印的需求从来都没有停止过,而且呈现增长趋势。嫁接打印最开始的发展是出于降低成本的考虑,比如在模具行业,只有在部分需要优化水路的部分采用3D打印随形水路,而在没有热量堆积的部分,使用传统的直水路,这样的混合制造可以有效的降低模具的制造成本。

    随着3D打印应用类型的不断增加,有些模具制造用户意识到,如果用3D打印制造大块且密实的结构,不但打印时间长,而且内应力集中,零件中大块且密实的结构更适合减材加工。因此,对于这种零件,只在必要部分使用3D打印,也就是使用嫁接打印的呼声很高。

block 两种不同材料能嫁接在一起吗?

    了解焊接技术的用户能够了解嫁接打印的底材和嫁接材料应该是选用同一种材料。但是,在实际使用过程中仍然有很多困难。因为传统的材料,比如钢材的牌号非常多,而金属3D打印能使用的材料则非常少。那么不同牌号的钢材在嫁接后的强度是否能满足要求,成了客户较大的疑问。

粉末床3D打印需要使用基板完成制造。基板的使用实际上也是一种嫁接打印的过程,只不过嫁接底材相对面积大且平整。从理论上说,当基板与零件使用同种材料,保证受热和冷却后材料的收缩率一致,零件才不会开裂。但是实践与理论有所不同,比如说在打印不同钢材和高温合金的时候可以使用钢基板,就说明绝大部分的钢材和可使用的高温合金材料在3D打印过程中收缩率差距不大。

    在嫁接打印领域,也可以套用这个理论。并不是理论上认为的,只有同样的材料才可以嫁接在一起,实际上可相互兼容的材料范围更为广泛。

block 定位

      嫁接打印的技术难点在于定位。3D打印的工作面积要与底材完全重合,不然就会产生错位。如果零件内部有流道,定位错误会引起的流道错层,从而导致零件不能达到设计要求。对于要求高的零件,尺寸公差小于0.1mm才是有效的嫁接。

模具企业怎样降本、提质、增效?了解一下这种嫁接3D打印方案

内部水路错位©GF 加工方案

     在进行嫁接打印的过程中,除了XY方向的定位精度,Z轴的定位一直是易于被忽略的。对嫁接打印开展了一定探索工作的用户,自己开发的嫁接方式大多只兼顾了XY方向的定位,对于z轴的定位缺乏科学有效的手段,主要靠目测和手感。

平面度不好会导致局部融合问题©GF 加工方案

平面度不好会导致局部融合问题©GF 加工方案

      预埋深度定位不精确还是小问题,大部分开裂和漏水的原因还是底材的平面度没有调整好,导致嫁接后局部位置融合出现问题,导致应力集中引发的疲劳性失效。

(责任编辑:中国3D打印网)