Welche Metallmaterialien werden am häufigsten für den Formenbau im 3D-Druck verwendet?

1. Gesenkstahl: der Schlüssel zu hoher Härte und Verschleißfestigkeit
Formstahl ist das Hauptmaterial, das im Metall-3D-Druck zur Herstellung von Formen verwendet wird. Es ist sehr robust, verschleißfest und korrosionsbeständig, was es zur besten Wahl für Warmumformverfahren wie Druckguss und Spritzguss macht. Mithilfe von Formstahl und 3D-Drucktechnologie ist es möglich, komplizierte Strukturen herzustellen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer herzustellen sind, wie zum Beispiel:
Eine spezielle Fahrzeugstoßstangenform verwendet einen spiralförmigen, flexiblen Wasserkanal, der aus 3D-gedrucktem Formstahl besteht. Dadurch wird der Temperaturunterschied zwischen Kern und Oberfläche von 45 Grad auf 8 Grad gesenkt, die Abkühlzeit um 30 % verkürzt und die Produktverzugsrate von 8 % auf 0,5 % gesenkt.
Leichte Form: Eine Form für Unterhaltungselektronik wurde um 42 % leichter und ist dennoch stabil. Dies wurde durch die Optimierung der Form der Form erreicht. Gleichzeitig gibt es jetzt mehr Platz für den Kühlwasserkreislauf und der Spritzgießzyklus wurde um 25 % verkürzt.
Integrierte Heißdüsenproduktion: Wärmeausdehnung und -kontraktion können bei herkömmlichen Heißdüsen leicht zu Lücken und Rissen führen, da sie aus vielen Abschnitten bestehen. . 3D-Druck-Formstahl kann dazu führen, dass das Heißdüsenformen insgesamt besser funktioniert, Montagefehler reduziert werden und die Qualität von Spritzgussartikeln stabiler wird.
2. Titanlegierung: ein doppelter Fortschritt in Bezug auf Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Da sie stark, leicht und korrosionsbeständig sind, eignen sich Titanlegierungen sehr gut für den hochwertigen Formenbau. Einige der häufigsten Verwendungszwecke dafür sind:
Form für die Luft- und Raumfahrt: Eine Form für eine Flugzeugtriebwerksschaufel besteht aus einer 3D--gedruckten Titanlegierung, die über eine Gitterstruktur verfügt, die sie leicht und stabil macht und sie gleichzeitig widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen von bis zu 600 Grad macht.
Medizinische Implantatformen: Titanlegierung ist ein großartiges Material für orthopädische Implantatformen, da sie biokompatibel ist. Eine im 3D-Druck hergestellte personalisierte Hüftgelenksform verfügt über eine poröse Struktur, die das Zusammenwachsen der Knochen fördert und die Genesungszeit des Patienten um 40 % verkürzt.
Optimierung eines komplexen Strömungskanals: Eine neue Form für ein Batteriepaket für Elektrofahrzeuge nutzt die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierung. Im Inneren des Formkerns sind Querströmungskanäle konzipiert, um die Fließeffizienz des Kühlmittels um 50 % und die Temperaturgleichmäßigkeit des Batteriepakets um 20 % zu verbessern.
3. Aluminiumlegierung: eine gute Mischung aus Leichtigkeit und Wärmeleitung
Aluminiumlegierungen sind das beste Material für die Herstellung von Formen, da sie leicht sind, Wärme gut leiten und recycelt werden können. Es schafft ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Effizienz. Es kann in folgenden Situationen verwendet werden:
Form für Automobilkomponenten: Die Form für den Zylinderkopf eines bestimmten Motors besteht aus einer 3D-gedruckten Aluminiumlegierung. Durch die biomimetische Gitterstruktur ist es 28 % leichter. Gleichzeitig wird die starke Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumlegierung genutzt, um die Abkühlzeit um 15 % und die Kosten für die Herstellung eines Stücks um 18 % zu verkürzen.
Form für elektronische Konsumgüter: Die Mittelrahmenform für ein bestimmtes Smartphone wird im 3D-Druck aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und hat Wände, die nur 0,3 mm dick sind. Der Spritzgießzyklus wird von 45 Sekunden auf 32 Sekunden verkürzt und die Produktausbeute steigt in Kombination mit einem flexiblen Wasserweg auf 99,2 %.
Überprüfung der schnellen Iteration: Aluminiumlegierung ist ein großartiges Material für die Herstellung von Formprototypen, da es kostengünstig ist. Ein Unternehmen, das Haushaltsgeräte herstellt, verwendete zum Testen seiner Produkte 3D--gedruckte Formen aus Aluminiumlegierung. Dadurch verkürzte sich die Zeit für die Herstellung des Produkts von 8 Wochen auf 3 Wochen und die Kosten für die Änderung des Designs um 70 %.
4. Legierungen auf Nickel--Basis: Leistungsschutz unter rauen Bedingungen
Legierungen auf Nickelbasis-sind für die Herstellung von Formen unerlässlich, die hohen Temperaturen und Drücken standhalten, da sie Oxidation und Korrosion widerstehen. Es wird häufig verwendet für:
Gussform für Flugzeugtriebwerke: Eine spezielle Turbinenschaufelform besteht aus einer Legierung auf Nickelbasis, die Temperaturen von bis zu 1200 Grad und Drücken von bis zu 100 MPa standhält. Es hält dreimal länger als herkömmliche Formen und sein Gewicht wurde dank eines topologischen Optimierungsdesigns um 22 % reduziert.
Gussform für Kernkraft-Hauptpumpen: Nickel-basierte Legierungen sind das Hauptmaterial für Gussformen für Kernkraftanlagen, da sie Strahlung widerstehen können. Mittels 3D-Druck wurde die Laufradform für eine Kernkraft-Hauptpumpe mit komplizierten Strömungskanälen hergestellt. Dadurch wurde die Kühlung um 40 % effektiver, während gleichzeitig die Dichtungsanforderungen unter sehr rauen Bedingungen erfüllt wurden.
Eine spezielle Reaktionskesselform verwendet eine 3D-Drucktechnologie aus einer Legierung auf Nickelbasis-, um ihre Struktur unter korrosiven Bedingungen stabil zu halten. Der Wartungszyklus wurde von alle drei Monate auf alle achtzehn Monate verlängert und die Gesamtkosten des Lebenszyklus sind um 65 % gesunken.
5. Kupferlegierung: optimale Wärmeleitfähigkeit
Kupferlegierungen eignen sich hervorragend für die Herstellung von Formen, die eine schnelle Wärmeübertragung erfordern, da sie Wärme und Strom gut leiten. Einige der Orte, an denen es verwendet werden kann, sind:
Eine Halbleiterverpackungsform wird aus einer 3D-gedruckten Kupferlegierung geformt. Die Kühleffizienz wird durch das mikrometergenaue Kanaldesign um 80 % verbessert. Dadurch wird der Verpackungszyklus von 12 Sekunden auf 5 Sekunden verkürzt und die Produktionskapazität einer einzelnen-Linie um 140 % gesteigert.
Kupferlegierungen haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was bedeutet, dass sie die Schweißwärme schnell verteilen und verhindern können, dass sich das Werkstück verzieht. Durch den 3D-Druck von Strömungskanälen aus Kupferlegierungen konnte bei einer Schweißform für ein Batteriemodul eines neuen Energiefahrzeugs die Schweißausbeute von 92 % auf 98,5 % gesteigert werden.
Mikro-Wärmetauscherform: Die Wärmeableitungsmodulform für eine bestimmte 5G-Basisstation nutzt die 3D-Drucktechnologie aus Kupferlegierung, um eine genau richtige Struktur mit einer Wandstärke von 0,1 mm und einem Kanaldurchmesser von 0,3 mm herzustellen. Die Wirksamkeit der Wärmeableitung ist dreimal höher als bei typischen Designs.