آیا یک قالب فلزی پرینت شده سه بعدی از تولید شما زنده می ماند؟

در واقع یک قالب مهر زنی فلزی با چاپ سه بعدی چیست

تصور کنید که هفته‌ها از زمان ماشین‌کاری CNC صرفنظر کنید و در عوض هندسه قالب مورد نیاز خود را یک شبه چاپ کنید. این سناریو باعث علاقه جدی به افزودنی شده استساخت ابزار مهر زنی، از کارگاه‌های گاراژی که براکت‌های آلومینیومی را تشکیل می‌دهند تا آزمایشگاه‌های تحقیقاتی خودرویی که فولاد با استحکام فوق‌العاده- را مهر می‌کنند.

اما خود این اصطلاح بسته به اینکه از چه کسی می‌پرسید، می‌تواند معانی بسیار متفاوتی داشته باشد. پس بیایید قبل از اینکه عمیق تر برویم، این موضوع را به وضوح مشخص کنیم.

قالب مهر زنی فلزی با چاپ سه بعدی چیست؟

قالب مهر زنی فلزی چاپ شده سه بعدی یک ابزار شکل دهی است که از طریق ساخت افزودنی - یا از پلیمرهای مهندسی یا پودرهای فلزی - تولید می شود که برای شکل دادن به قطعات ورق فلزی تحت نیروی فشار، جایگزین یا تکمیل ابزارهای ماشینکاری شده معمولی طراحی شده است.

این تعریف طیف گسترده ای را در بر می گیرد. از یک طرف، علاقمندان و تیم‌های نمونه‌سازی را می‌بینید که قالب‌های پلیمری را از موادی مانند PLA، نایلون، یا کامپوزیت‌های فیبر کربنی{1}}در ماشین‌های رومیزی FDM چاپ می‌کنند. این قالب‌های ورق فلزی پرینت‌شده سه‌بعدی برای شکل‌گیری{4}}آلومینیوم نازک یا مس به خوبی کار می‌کنند. از طرف دیگر، کاربران صنعتی قالب‌های فلزی واقعی را از طریق فرآیندهای همجوشی بستر پودر لیزری - که معمولاً DMLS یا SLM - نامیده می‌شوند، با استفاده از فولاد ابزار یا پودرهای فولاد ماراژینگ تولید می‌کنند. همانطور که Protolabs توضیح می دهد، DMLS و SLM اساساً با وجود کلمات اختصاری مختلف، فناوری همجوشی بستر پودر لیزری یکسان هستند. هر دو لایه به لایه پودر فلز را کاملا ذوب می کنند تا قطعات متراکم و کاربردی ایجاد کنند.

این تمایز اهمیت دارد زیرا یک قالب پلیمری ورق فلزی و یک قالب فلزی-چاپ شده نقش های اساسی متفاوتی دارند. قالب های پلیمری به عنوان ابزاری برای شکل دهی سریع برای اعتبارسنجی هندسه و دوره های کوتاه عمل می کنند. قالب‌های سه بعدی فلزی به عنوان درج‌های{4}}قابلیت تولید عمل می‌کنند که می‌توانند هزاران قطعه را مهر و موم کنند. برای مثال، تحقیقات در دانشگاه اوکلند، درج‌های فلزی چاپ‌شده سه بعدی روکش‌شده-در برابر درج‌های فولادی ابزار سنتی D2 توسطمهر زنی 50000 قطعه از فولاد بسیار بالا DP980 با ضخامت 1-mm-- و هر دو بدون هیچ خراش قابل توجهی روی نمونه های تشکیل شده به خوبی عمل کردند.

چرا ابزار افزودنی در حال افزایش کشش است؟

ساخت قالب سنتی شامل آهنگری استوک بیلت و سپس حذف مواد قابل توجه از طریق ماشینکاری CNC - فرآیندی گران و زمان‌بر-، به ویژه برای هندسه‌های پیچیده است. تولید افزودنی این معادله را تغییر می دهد. شما فقط هندسه مورد نیاز خود را می سازید، لایه به لایه، و اکثر ضایعات مواد را حذف می کنید.

مزایا فراتر از صرفه جویی در مواد است. به گفته توماس ابریوس ازمرکز آخن برای تولید افزودنی، AM منجر به بهبود زمان چرخه و کاهش مصرف انرژی می شود و به تولیدکنندگان کمک می کند تا حجم تولید را افزایش دهند و محصولات را سریعتر به بازار عرضه کنند. او تخمین می‌زند که این فناوری می‌تواند 50 تا 60 درصد از بازار ابزارآلات آلمان را با بلوغ استراتژی‌های پذیرش، با سایر مناطق در اروپا، آسیا و آمریکای شمالی در مسیر مشابهی نفوذ کند.

برای تیم های کوچکتر، درخواست تجدید نظر حتی فوری تر است. یک چاپگر سه بعدی برای ابزارسازی، نیاز به برون سپاری ابزارهای شکل دهی فلزی پرس ساده را از بین می برد و زمان تحویل را از هفته ها به ساعت ها کاهش می دهد. خواه هندسه قطعه مهر شده را قبل از تولید ابزارآلات اعتبارسنجی می‌کنید یا دسته کوتاهی از اجزای تشکیل‌شده را اجرا می‌کنید، ابزار افزودنی مسیر سریع‌تری را ارائه می‌دهد.

این راهنما طیف کامل - از قالب‌های رومیزی پلیمری را برای شکل‌دهی ورق‌های فلزی سه‌بعدی سرگرم‌کننده از طریق درج‌های فلزی صنعتی- که ده‌ها هزار بازدید دارند، پوشش می‌دهد. سوال واقعی این نیست که آیا این فناوری کار می کند یا خیر. این رویکرد متناسب با مواد، حجم و نیازهای کیفیت خاص شماست.

فن آوری های چاپ سه بعدی مورد استفاده برای مهر زنی قالب ها

کدام فرآیند افزودنی در واقع یک قالب تولید می کند که می تواند نیروهای تشکیل دهنده را بدون ترک در اولین ضربه تحمل کند؟ پاسخ به این بستگی دارد که آیا شما نیاز دارید یا خیرابزار شکل دهی سریع سه بعدیبرای تعداد انگشت شماری قطعه یا یک قالب فلزی بادوام که برای هزاران چرخه پرس ساخته شده است. دو دسته متمایز از فناوری این نیازها را برآورده می کنند و آنها به روش های اساسی متفاوت عمل می کنند.

فن آوری های چاپ سه بعدی پلیمری برای ابزارهای شکل دهی

چاپ سه بعدی مبتنی بر پلیمر{0}}سریعترین مسیر را از فایل CAD تا ابزار مهر زنی کاربردی در اختیار شما قرار می دهد. دو فرآیند بر این فضا مسلط هستند:

FDM (مدل سازی رسوب ذوب شده)رشته ترموپلاستیک را از طریق یک نازل گرم شده ذوب می کند و آن را لایه به لایه رسوب می دهد. برای کاربردهای قالب، موادی مانند نایلون، ABS، PETG، و کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف کربن، استحکام فشاری لازم برای تشکیل ورق فلزی نازک-را فراهم می‌کنند. همانطور کهفابریکاتور یادداشت می کند، FDM بهترین تعادل را بین هزینه، سرعت، قدرت و دسترسی برای ابزارهای شکل دهی ایجاد می کند. می توانید ابزار چاپی را با صفحات فلزی، رولپلاک یا پیچ و مهره های تعبیه شده تقویت کنید و قالب سفارشی را در چند ساعت به جای چند روز آماده کنید.

مبادله؟ قطعات FDM ناهمسانگرد - در امتداد خطوط لایه (محورهای X و Y) قوی‌تر هستند اما در سراسر آنها ضعیف‌تر هستند (محور Z). جهت چاپ برای ابزارهای شکل دهی ورق فلزی سه بعدی اهمیت زیادی دارد. قوی‌ترین جهت را با محوری که بار شکل‌گیری می‌کند، تراز کنید، و به طور چشمگیری عمر قالب را افزایش خواهید داد.

SLA (استریولیتوگرافی)از لیزر UV برای پخت رزین مایع استفاده می‌کند و قطعاتی با سطح فوق‌العاده و تلورانس‌های محکم تولید می‌کند (مطابق با مقایسه فرآیند MakerStage). این کیفیت سطح مستقیماً به قطعات تشکیل شده شما منتقل می شود. با این حال، اکثر رزین‌های SLA تحت بارهای فشاری مکرر شکننده هستند، و آنها را برای کاربردهای مهر زنی که شامل ضربه یا تناژ بالا هستند، مناسب نمی‌سازد. SLA برای اعتبار سنجی هندسه با-نقش کم نیرو یا یک استفاده-در جایی که جزئیات سطح بیش از دوام اهمیت دارد، بهترین کار را دارد.

فن آوری های چاپ سه بعدی فلزی برای قالب های تولید

هنگامی که پلیمر از نیروهای وارده جان سالم به در نمی برد، تولید افزودنی های فلزی وارد عمل می شود. این فرآیندها قالب های فلزی کاملاً متراکم را تولید می کنند که قادر به کار تولید واقعی هستند.

DMLS/SLM (لیزر پودر بستر فیوژن)برای ذوب کامل پودر فلز در محفظه گاز خنثی، از یک لیزر پرقدرت-- معمولاً 200 تا 1000 وات - استفاده می‌کند و قالب را لایه به لایه با وضوح 20 تا 60 میکرومتر می‌سازد. همانطور که Sodick توضیح می‌دهد، DMLS و SLM اساساً همان کلاس فناوری هستند - تفاوت‌های نام‌گذاری تا حد زیادی تاریخی است. سیستم‌های مدرن به چگالی بیش از 99.5 درصد دست می‌یابند و قالب‌هایی با خواص مکانیکی تولید می‌کنند که برابر یا فراتر از معادل‌های فرفورژه است. برای سازندگان ابزار، LPBF از مواد درجه{13}ابزار مانند H13، فولاد ماراژینگ، و Inconel پشتیبانی می‌کند و ویژگی‌های پیچیده داخلی را غیرممکن می‌سازد که به طور معمول ماشین‌کاری شوند.

بایندر جتینگیک رویکرد سریعتر اما کمتر مستقیم دارد. به جای پودر جوش{1}لیزر، لایه لایه یک ماده اتصال دهنده مایع را رسوب می دهد و یک قسمت "سبز" ایجاد می کند که سپس از طریق جداسازی و پخت کوره می گذرد. مرحله چاپ سریع است و ماشین آلات هزینه اولیه کمتری دارند. مبادله تخلخل بالاتر و انقباض ابعادی بالقوه در حین تف جوشی است که حفظ تلرانس های محکم را سخت تر می کند. برای مهر زنی قالب‌هایی که نیاز به ضربه‌های مکرر-نیروی بالا دارند، جت بایندر معمولاً بدون پردازش- گسترده کوتاه می‌شود.

فلز FFF (رسوب فلز محدود)یک رشته کامپوزیت پلیمری فلزی-را اکسترود می‌کند، سپس قطعه را جدا می‌کند و به فلز جامد متخلخل می‌کند. سیستم‌های Desktop Metal و Markforged در محیط‌های فروشگاهی استاندارد بدون پودر شل یا گاز بی‌اثر عمل می‌کنند. قیمت قطعات 5 تا 10 برابر کمتر از DMLS برای هندسه های قابل مقایسه است، اگرچه چگالی (96-99٪) و تحمل کمتر است. برای یک چاپگر سه بعدی برای ابزارسازی با قیمت‌های قابل دسترس، Metal FFF ورود عملی به تولید قالب‌های فلزی برای مهر کردن با حجم کم- ارائه می‌کند.

هر فناوری منطقه متفاوتی را در طیف هزینه-در مقابل-دوام اشغال می‌کند. انتخاب صحیح کمتر به این بستگی دارد که کدام فرآیند بیشتر به نظر می رسد و بیشتر به این بستگی دارد که چه ورق فلزی را تشکیل می دهید، به چند قطعه نیاز دارید، و چه کیفیت سطحی برنامه شما نیازمند عوامل - است که به انتخاب مواد مربوط می شود.

معیارهای انتخاب مواد برای قالب های چاپ شده سه بعدی

انتخاب فناوری چاپ سه بعدی تنها نیمی از معادله است. موادی که به آن دستگاه وارد می‌کنید تعیین می‌کند که قالب شما از ده ضربه جان سالم به در می‌برد یا ده هزار ضربه. به‌جای مرتب‌سازی گزینه‌ها بر اساس برند یا مدل چاپگر، سازماندهی آنها بر اساس آنچه برنامه شما واقعاً می‌خواهد منطقی‌تر است: میزان نیرویی که قالب باید در برابر آن مقاومت کند، کیفیت سطحی که روی قطعه شکل‌گرفته شده نیاز دارید، و تعداد قطعاتی که قصد دارید مهر و موم کنید.

گزینه های مواد پلیمری و محدودیت های آنها

قالب‌های پلیمری زمانی که نیروها کم می‌مانند و حجم‌ها کم می‌مانند، به‌عنوان یک تشکیل دهنده سریع ورق فلز عمل می‌کنند. هر ماده یک سطح عملکرد متفاوت را اشغال می کند:

PLAساده‌ترین رشته برای چاپ و سفت‌ترین رشته معمولی است، با استحکام کششی 50 تا 60 مگاپاسکال و مدول 3.5 گیگا پاسکال. این سختی به آن کمک می کند تا تحت بارهای فشاری شکل خود را حفظ کند. گرفتن؟ PLA شکننده است - به جای تغییر شکل - خرد می‌شود و حدود 55 درجه نرم می‌شود. گرمای اصطکاک ناشی از چرخه های مکرر پرس آن را به سرعت تخریب می کند. از آن فقط برای تولیدات تک رقمی{10}}در فویل آلومینیومی یا مسی نازک استفاده کنید.

ABSاستحکام خام (کششی 35-40 مگاپاسکال) را برای چقرمگی بهتر و دمای انحراف حرارتی بالاتر در حدود 95 درجه معامله می کند. این ضربه‌ها را بدون ترک خوردگی به روشی که PLA انجام می‌دهد جذب می‌کند، و باعث می‌شود تحت بارهای شکل‌دهی مکرر بخشنده‌تر شود. یک انتخاب معقول برای پرس های فلزی سبک-که برای زنده ماندن در دوره های تولید متوسط ​​نیاز دارند.

PETGبین PLA و ABS - سفت‌تر از ABS با مدول تقریباً 2.0–3.0 گیگا پاسکال، سخت‌تر از PLA و چاپ آسان‌تر است. انحراف حرارتی 70 درجه آن را برای قالب هایی که گرمایش اصطکاک قابل توجهی را تجربه نمی کنند، مناسب می کند.

نایلون (PA6/PA12)اسب کاری برای ابزار کاری پلیمری کاربردی است. نایلون با استحکام کششی 60 تا 80 مگاپاسکال، مقاومت در برابر ضربه عالی و انحراف حرارتی بالای 120 درجه، چرخه های فشاری مکرر را به مراتب بهتر از PLA یا ABS اداره می کند. سطح خود روان کننده اصطکاک در برابر ورق فلز را کاهش می دهد. نکته منفی جذب رطوبت است - رشته شما را قبل از چاپ خشک می کند، در غیر این صورت قالب ضعیف عمل می کند.

کامپوزیت های کربن-(CF-نایلون)قالب های پلیمری را به سمت سقف خود فشار دهید. سفتی به 6 تا 10 گیگا پاسکال می‌پرد، استحکام کششی به 80 تا 100+ مگاپاسکال می‌رسد و انحراف گرما به ۱۵۰ تا ۱۶۰ درجه می‌رسد. این قالب های کامپوزیتی در برابر تغییر شکل تحت بارهایی که نایلون استاندارد را خرد می کند، مقاومت می کنند. آنها برای چاپ به یک نازل فولادی سخت شده نیاز دارند و هزینه قابل توجهی بیشتری دارند، اما برای شکل دادن فولاد نرم تا حدود 0.6 میلی متر، حد بالایی از آنچه قالب های شکل دهنده فلز پلیمری می توانند تحمل کنند را نشان می دهند.

رزین های SLAدر پرداخت سطح به جای دوام عالی است. رزین صلب 10K به مقاومت کششی 88 مگاپاسکال و سفتی 10 گیگا پاسکال می‌رسد، اما شکنندگی شدید آن (Izod بریده‌دار فقط 20 ژول بر متر) باعث می‌شود{5}}در اثر مهر زنی مکرر ترک بخورد. قالب‌های SLA ذخیره برای برجستگی، سکه‌زنی یا بررسی‌های هندسه یک‌کاره- که در آن جزئیات سطح مستقیماً به قسمت تشکیل‌شده منتقل می‌شود.

انتخاب پودر فلز برای قالب های بادوام

هنگامی که پلیمر نمی تواند در برابر نیروهای وارده دوام بیاورد، پودرهای فلزی چاپ شده از طریق همجوشی بستر پودر لیزری یا رسوب فلز چسبانده شده، ابزار تولید- درجه یک را فراهم می کنند. چشم انداز مواد در اینجا مستقیماً به فولادهای قالب سنتی نگاشت می شود:

فولاد ماریجینگ (MS1/18Ni-300)رایج ترین انتخاب برای قالب های چاپی است. پس از عملیات حرارتی سخت شدن سن، به سختی 50-55 HRC با چقرمگی عالی می رسد. آن را ماشین‌کاری می‌کند و EDM-به‌راحتی پس از چاپ-به پایان می‌رسد و برای قالب‌هایی که نیاز به تحمل‌های سطحی محکم دارند، کاربردی است. فولاد ماراژینگ برای مهر زنی با حجم متوسط-و-حجم-از فولاد ملایم و آلومینیوم مناسب است.

فولادهای ابزار (H13, H11)مقاومت در برابر سایش را ارائه می دهد که برای هر ابزارساز آشنا است.H13 و H11 استحکام بالا را با مقاومت در برابر خوردگی عالی ترکیب می کنند، آنها را برای کاربردهای گرم{0}}کار یا قالب های تشکیل دهنده فولادهای ساینده- با استحکام بالا ایده آل می کند. چاپ H13 برای جلوگیری از ترک خوردن نیاز به مدیریت حرارتی دقیق دارد، اما قالب حاصل عملکردی قابل مقایسه با معادل فرفورژه خود دارد.

فولاد ضد زنگ (316 لیتر، 17-4 PH)مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی خوب را با هزینه کمتر نسبت به فولادهای ابزار ارائه می دهد. 17-4 PH، یک درجه سخت شدن بارندگی، پس از عملیات حرارتی به سختی تا 40 HRC می رسد. برای تشکیل ورق ضد زنگ یا عملکرد در محیط‌های خورنده خوب عمل می‌کند، اگرچه مقاومت سایشی آن کمتر از فولادهای ابزار اختصاصی برای کار با حجم بالا است.

اینکونل (718/625)با شرایط شدید - کوبیدن دمای بالا-، تشکیل ورق سوپرآلیاژی، یا کاربردهای مربوط به محیط‌های خورنده برخورد می‌کند. ویژگی‌های{3}}استحکام و مقاوم در برابر خوردگی{4}} بالا، آن را در جایی که سایر فولادهای قالب نرم یا خورده می‌شوند، قابل استفاده است. مبادله هزینه و ماشین کاری است. چاپ قالب های اینکونل گران است و تکمیل آن دشوار است.

مطابقت مواد با الزامات برنامه

به‌جای پیش‌فرض کردن قوی‌ترین یا ارزان‌ترین گزینه، مواد را با چهار عامل اصلی تصمیم‌گیری خود مطابقت دهید. از این چک لیست به عنوان یک چارچوب شروع استفاده کنید:

• نیروی تشکیل دهنده زیر 5 کیلو نیوتن، فویل آلومینیومی یا مسی نازک:PLA یا PETG (کمترین هزینه، سریعترین چرخش)
• نیروی شکل دهی 5-20 کیلونیوتن، فولاد نرم تا 0.6 میلی متر:نایلون یا CF-نایلون کامپوزیت (بهترین استحکام-به{2}}نسبت هزینه در پلیمر)
• پرداخت سطح بحرانی، حجم بسیار کم:رزین SLA Rigid 10K (جزئیات دقیق را انتقال می‌دهد، یک بار استفاده-)
• نیروی تشکیل دهنده بالای 20 کیلو نیوتن، حجم متوسط-تا-:فولاد ماراژینگ یا فولاد ابزار H13 (-دوام درجه تولید)
• محیط خورنده یا تشکیل ورق ضد زنگ:17-4 PH ضد زنگ یا Inconel (مقاومت شیمیایی بدون کاهش سختی)
• حجم تولید زیر 100 قطعه:قالب های پلیمری بهترین مزیت هزینه را ارائه می دهند
• حجم تولید 100-10000 قطعه:قالب‌های چاپی فلزی-هنگامی که فرکانس جایگزینی فاکتورگیری می‌شود، مقرون به صرفه می‌شوند
• حجم تولید بالای 10000 قطعه:ارزیابی قالب‌های فلزی-در برابر ابزارهای ماشین‌کاری معمولی بر اساس-قسمت

به خاطر داشته باشید که انتخاب مواد مستقیماً طول عمر شما و در نهایت شکست آن را تعیین می کند. یک قالب نایلونی CF-ممکن است 200 قطعه کامل را قبل از اینکه سایش سطح کیفیت را کاهش دهد تولید کند، در حالی که یک قالب فولادی ماراژینگ تحمل را در 50000 چرخه حفظ می کند. این تفاوت‌های طول عمر - و حالت‌های خرابی خاص که آنها را هدایت می‌کنند - تعیین می‌کنند که آیا انتخاب مواد شما برای تولید پیش‌رو مناسب بوده است یا خیر.

سازگاری ورق فلز با ابزار چاپ سه بعدی

مواد شما فقط نیمی از داستان را بیان می کند. نیمه دیگر؟ چیزی که در واقع در حال شکل گیری آن هستید. قالب نایلونی فیبر کربنی که از آلومینیوم 0.5 میلی متری عبور می کند، در اولین برخورد با فولاد ضد زنگ 1.0 میلی متری ترک می خورد. خود ورق فلزی - سختی، ضخامت، و رفتار الاستیک آن - تعیین می‌کند که قالب چاپ سه‌بعدی یک ابزار عملی شکل‌دهی ورق فلزی باشد یا دستوری برای زمان تلف شده و پلاستیک شکسته.

چگونه سختی ورق فلز بر امکان سنجی قالب تأثیر می گذارد

سختی تعیین می کند که ورق در طول شکل دهی چه مقدار نیرویی را تحمل می کند و این نیرو مستقیماً به قالب شما منتقل می شود. فلزات نرمی مانند مس مرده-مس نرم و آلومینیوم سری 1100{15}}در حدود 70-35 مگاپاسکال بازدهی دارند. فولاد ملایم (AISI 1018/1020) به قدرت تسلیم 250 تا 350 مگاپاسکال می رسد. فولاد زنگ نزن (304/316) با قدرت تسلیم 200 تا 290 مگاپاسکال در شرایط آنیل شده، اما سرعت کار بسیار بالاتر{17}}که با پیشرفت شکل‌دهی، بار را افزایش می‌دهد، همچنان ادامه می‌دهد. فولادهای با استحکام بالا - مانند فولادهای DP980 و بور که در کاربردهای خودرو استفاده می‌شوند - به قدرت تسلیم بالای 600 مگاپاسکال می‌رسند.

این برای انتخاب قالب چه معنایی دارد؟ یک قالب پلیمری می‌تواند بارهای تشکیل‌دهنده تولید شده توسط آلومینیوم نرم را تحمل کند، زیرا ورق قبل از اینکه قالب تنش فشاری خطرناکی را تجربه کند، تسلیم می‌شود. فولاد ملایم به نیروی قابل ملاحظه‌ای برای تغییر شکل نیاز دارد و قالب‌های پلیمری را حتی در گیج‌های نازک به سمت محدودیت‌های بار خود می‌برد. فولادهای زنگ نزن و فولادهای{2}}با استحکام بالا تقریباً در هر سناریوی عملی نیروهای تشکیل دهنده ای را ایجاد می کنند که از ظرفیت فشاری پلیمر فراتر می رود.

همانطور کهFabricator توضیح می دهدفولادهای ملایم و آلومینیوم نرم بسیار انعطاف پذیرتر از مواد با استحکام{0}بالا هستند که مستقیماً بر نیروهای تشکیل دهنده و حداقل شعاع خمش تأثیر می گذارد. محتوای کربن بیشتر در فولاد یا سختی بیشتر در آلومینیوم، شکل پذیری و شکل پذیری را کاهش می دهد و نیروی مورد نیاز و حداقل شعاع قابل تولید را افزایش می دهد. این افزایش نیرو چیزی است که شما را از ابزارسازی پلیمری به قالب‌های فلزی-چاپی یا معمولی سوق می‌دهد.

ضخامت سنج و روابط نیروی تشکیل دهنده

ضخامت نیروی مورد نیاز را به صورت غیر خطی چند برابر می کند. دوبرابر کردن ضخامت ورق به سادگی تناژ را دوبرابر نمی کند - آن را برای عملیات خمشی تقریباً چهار برابر می کند، زیرا در اکثر معادلات شکل دهی فلز پرس، مقیاس های نیرو با مربع ضخامت مواد تشکیل می شود. یک قالب پلیمری که به راحتی آلومینیوم 0.5 میلی متری را تشکیل می دهد، ممکن است به طور فاجعه باری در 1.5 میلی متر از همان ماده شکست بخورد، حتی اگر نوع فلز تغییر نکرده باشد.

در اینجا یک راه عملی برای فکر کردن در مورد آن وجود دارد. گیج های ورق فلزی که معمولاً در مهر زنی استفاده می شوند از حدود 0.005 تا 0.249 اینچ (حدود 0.13 تا 6.3 میلی متر) هستند. در انتهای نازک، نیروهای تشکیل دهنده به اندازه کافی برای ابزارسازی پلیمری در اکثر فلزات کم می مانند. در انتهای ضخیم، حتی صفحه آلومینیومی نیروهایی را می طلبد که فقط قالب های فولادی چاپ شده یا سخت شده فلزی- می توانند آن ها را تحمل کنند.

آستانه بحرانی برای قالب های پلیمری FDM تمایل به فرود در اطراف دارد:

• آلیاژهای آلومینیوم:تا 1.0-1.5 میلی متر (بسته به سختی آلیاژ و پیچیدگی هندسی)
• مس و برنج:تا 0.8-1.0 میلی متر
• فولاد ملایم:حداکثر 0.5-0.8 میلی متر (با رشته های کامپوزیتی با استحکام بالا)
• فولاد ضد زنگ:به طور کلی با قالب های پلیمری، صرف نظر از چگالی پرکننده، امکان پذیر نیست

فراتر از این آستانه‌ها، نیروهای فشاری و برشی در طول شکل‌دهی از چیزی فراتر می‌رود که نایلون الیاف 100% کربن- بدون خرد شدن سطح یا لایه‌برداری لایه تحمل می‌کند. متوجه خواهید شد که قالب قبل از اینکه ورق علامت واضحی را نشان دهد که از ظرفیت ابزار فراتر رفته اید شروع به تغییر شکل می کند.

بهار-راهبردهای جبران خسارت برگشتی

هر قسمت فلزی تشکیل شده پس از آزاد شدن نیروی فشار به سمت شکل مسطح اولیه خود بازمی گردد. فنر-پشتی آزاد شدن کرنش الاستیک است و مستقیماً با قدرت تسلیم ماده کاهش می یابد. آلومینیوم نرم ممکن است در یک خم ساده 1 تا 2 درجه به عقب برگردد، در حالی که فولاد ضد زنگ یا فولاد با استحکام بالا می‌تواند در هندسه یکسان بین 5 تا 10 درجه یا بیشتر به عقب برگردد.

برای قالب‌های پرینت‌شده سه‌بعدی، جبران پشت فنری-به معنای بیش از{-خم کردن- طراحی قالب برای تشکیل ورق از زاویه هدف خود است تا به موقعیت صحیح بازگردد. یک قطعه کار ورق فلزی با 2 درجه فنر-پشت نیاز به زاویه پانچ حداقل 2 درجه تیزتر از هدف دارد تا این بازیابی الاستیک را در نظر بگیرد. با افزایش شعاع نسبت به ضخامت مواد، فنر-بسیار افزایش می یابد، گاهی اوقات به طور قابل توجهی.

استراتژی های جبران خسارت بر اساس نوع قالب متفاوت است:

• پلیمر می میرد:از آنجایی که آنها ارزان هستند و چاپ مجدد آنها سریع است، می توانید به سرعت آنها را تکرار کنید. چاپ کنید، فرم دهید، زاویه پشت فنر-را اندازه گیری کنید، سپس مدل CAD خود را تنظیم کنید و دوباره چاپ کنید. این رویکرد آزمون-و-خطا به خوبی کار می‌کند، زیرا هر تکرار حداقل زمان و مواد لازم را دارد.
• قالب های فلزی-چاپ شده:ابتدا در پلیمر تکرار کنید تا فنر میخکوب شود-، سپس به یک چاپ فلزی با هندسه اصلاح شده متعهد شوید. بازسازی قالب فلزی-پرهزینه است، بنابراین تعیین زاویه از قبل مهم است.
• مواد با-بازده-با مقاومت بالا:هندسه های تسکین یافته با زوایای گنجانده شده 78 یا 73 درجه را در نظر بگیرید که به نفوذ پانچ عمیق تر اجازه می دهد تا بدون تداخل بین سطوح قالب و مواد بر پشت فنر-غلبه کند.

جهت دانه بندی ورق فلز نیز بر نیروی شکل دهی و فنر-تأثیر می گذارد. تشکیل با دانه (طولی) به نیروی خمشی کمتری نیاز دارد زیرا شکل پذیری به راحتی در آن جهت کشیده می شود، اما خمش طولی خطر ترک خوردگی سطح را افزایش می دهد و شعاع خمش بیشتری را می طلبد. تشکیل در عرض دانه (عرضی) تناژ را افزایش می دهد اما شعاع های محکم تری را می پذیرد. هنگام طراحی قالب پرینت سه بعدی، بررسی کنید که آیا قسمت های خالی شما با یا در مقابل دانه جهت می گیرند و شعاع و زاویه جبران قالب خود را بر اساس آن اندازه بگیرید.

هنگام خواندن این جدول با خودتان صادق باشید. ورودی‌های «حاشیه‌ای» به این معنی است که موفقیت به شدت به سادگی هندسه، تنظیمات چاپ و سرعت شکل‌دهی بستگی دارد. یک کانال کم عمق در فولاد نرم 0.5 میلی متری با استفاده از قالب نایلونی CF{3}}؟ ممکن است، با پارامترهای محافظه کارانه. قرعه کشی عمیق در همان سنج؟ مرده زنده نمی ماند فولاد ضد زنگ و{6}}مواد با استحکام بالا به فلز نیاز دارند-چاپ یا ابزار معمولی - بدون الگوی پرکننده یا ترفند ضخامت دیوار، فیزیک را تغییر می‌دهد.

ارزش واقعی درک این محدودیت‌های سازگاری، اجتناب از چاپ‌های هدر رفته و قطعات ناموفق است. از همان ابتدا نوع و گیج ورق فلزی خود را با کلاس قالب مناسب مطابقت دهید، و زمان خود را صرف اصلاح هندسه خواهید کرد تا اینکه ابزارهای شکسته را دوباره چاپ کنید. این فرآیند اصلاح - از طراحی اولیه CAD از طریق چاپ، ارسال-پردازش، و تشکیل اولین مقاله - جایی است که گردش کار عملی آغاز می‌شود.

گردش کار کامل از طراحی CAD تا قسمت شکل گرفته

دانستن اینکه کدام مواد و ورق های فلزی با هم کار می کنند ضروری است، اما تا زمانی که واقعاً یک قالب کاربردی تولید نکنید و قسمت خوبی را با آن مهر بزنید، به شما کمکی نمی کند. گردش کار طراحی قالب پرینت سه بعدی کامل شامل شش مرحله مجزا است که هر کدام با تصمیماتی که مستقیماً بر این موضوع تأثیر می‌گذارد که آیا ابزار شما در مرحله اول باقی می‌ماند یا از کار می‌افتد.

1. طراحی CAD با ملاحظات{0}}افزایشی خاص
2. تنظیم پارامتر برش و چاپ
3. چاپ قالب
4. ارسال{0}}در حال پردازش و تأیید ابعاد
5. تنظیم مطبوعات و تشکیل اولین مقاله
6. برنامه ریزی نگهداری و جایگزینی قالب

بیایید هر مرحله را با جزئیات عملی که برای اولین بار به درستی نیاز دارید، مرور کنیم.

طراحی CAD و ملاحظات ساخت افزودنی

وقتی به طراحی cad برای مهر زنی قالب در یک زمینه افزودنی نزدیک می شوید، برای دو واقعیت به طور همزمان طراحی می کنید: عملیات شکل دهی و فرآیند چاپ. هر کدام را نادیده بگیرید، و در نهایت با قالبی مواجه خواهید شد که یا نمی‌توان آن را تمیز چاپ کرد یا نمی‌تواند از بارهای مطبوعاتی دوام بیاورد.

ضخامت و جرم دیوار.قالب های مهر زنی پلیمری به حجم بیشتری از آنچه انتظار دارید نیاز دارند. حداقل ضخامت دیواره برای ابزار FDM باید 8 تا 12 میلی متر در مناطق تحمل بار باشد. مقاطع نازک{5}}زیر 2 میلی متر تحت بار فشاری و گرما به سرعت تغییر شکل می دهند.تحقیقات Formlabs تایید می کند- ضخامت سطح کمتر از ۱ تا ۲ میلی‌متر با گرما در برنامه‌های شکل‌دهی تغییر شکل می‌دهد. برای قالب‌های چاپی فلزی، بخش‌های دیوار 3 تا 5 میلی‌متری معمولاً سفتی کافی را فراهم می‌کنند، زیرا خود ماده بارهای قابل ملاحظه‌ای در واحد سطح را حمل می‌کند.

زوایای پیش نویسشامل 3 تا 5 درجه کشش در تمام دیوارهای عمودی حفره قالب. این کار دو منظوره را دنبال می‌کند: خروج قطعه را پس از شکل‌گیری تسهیل می‌کند (جلوگیری از قفل شدن ورق فلزی در قالب) و با کاهش برآمدگی‌هایی که به ساختارهای پشتیبانی نیاز دارند، قابلیت چاپ را بهبود می‌بخشد. مخصوصاً برای قالب‌های پلیمری، زوایای کشش نیروهای قالب‌گیری را کاهش می‌دهد که می‌تواند سطح ابزار را بریدگی یا ترک بخورد.

استراتژی های تقویتیقالب های پلیمری به ندرت به عنوان ابزارهای یکپارچه مستقل تحت بارهای پرس کار می کنند. قالب خود را طوری طراحی کنید که با یک صفحه پشتی - که معمولاً یک صفحه آلومینیومی یا فولادی است که نیرو را در سطح پشتی قالب توزیع می کند، یکپارچه شود. فرورفتگی ها یا سوراخ های پیچ را در مدل CAD خود برای چسباندن قالب چاپ شده به این ساختار پشتی طرح کنید. برخی از طراحان رولپلاک یا پیچ و مهره های فولادی را با مکث در{4}}وسط چاپ و وارد کردن سخت افزار، جاسازی می کنند و ابزاری ترکیبی ایجاد می کنند که بار بسیار بیشتری را نسبت به پلیمر به تنهایی تحمل می کند.

الگوی پرکننده برای ابزار پرینت سه بعدی.این جایی است که تصمیمات هندسه داخلی به طور مستقیم زندگی مرگ را تعیین می کند. سه الگو بر کاربردهای ابزارسازی غالب هستند:

• ژیروید:قدرت همسانگردی نزدیک به- ارائه می‌کند، به این معنی که تقریباً در همه جهات در برابر نیروها مقاومت می‌کند.هندسه منحنی پیوسته ژیرویدهمچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر نیروهای برشی ارائه می دهد. برای قالب های مهر زنی که دارای بارهای خارج از محور یا شکل هندسی پیچیده هستند، ژیروید با تراکم 60 تا 80 درصد توصیه پیش فرض است.
• مکعب:یک ساختار شبکه سه بعدی- ایجاد می‌کند که در مقاومت فشاری عمودی عالی است. اگر بار شکل‌دهی شما عمدتاً مستقیماً از طریق قالب عبور می‌کند (خمش‌های ساده V-، شکل‌های کانال)، پر کردن مکعبی با چگالی 50 تا 70 درصد عملکرد قوی با مواد کمتر نسبت به ژیروید در استحکام معادل ارائه می‌کند.
• شبکه:ساده‌ترین و سریع‌ترین-الگوی چاپ، با خطوط عمود بر شکل مربع. شبکه فشرده سازی مستقیم عمودی را به خوبی کنترل می کند، اما تحت بارهای برشی یا خارج از محور عملکرد ضعیفی دارد. از آن فقط برای قالب‌های- کف تخت با بارگذاری فشاری محض - استفاده نکنید و هرگز برای قالب‌های با سطوح شکل‌دهی زاویه‌دار استفاده نکنید.

برای اکثر کاربردهای قالب مهر زنی، ژیروید با تراکم پرکننده 70 درصد یا بالاتر بهترین ترکیبی از مقاومت فشاری و عملکرد ثابت را در جهات بار به شما می دهد. رفتن به 100% پر کردن به ندرت ارزش افزوده شدن زمان چاپ را دارد - تحقیقات نشان می‌دهد که بازدهی کاهش قدرت بالای 60 تا 80% چگالی را نشان می‌دهد، در حالی که زمان چاپ به صورت خطی افزایش می‌یابد.

کمک هزینه سهام.مواد اضافی (حداقل 0.5 میلی متر) را روی سطوح بحرانی شکل دهی کنید. این مورد را در حین پردازش پست{2}}برای شماره گیری در ابعاد نهایی حذف خواهید کرد. سمباده زنی یا ماشینکاری مواد اضافی بسیار ساده تر از چاپ مجدد یک قالب کم حجم است.

پارامترهای چاپ و پردازش پست{0}

با بهینه سازی مدل CAD شما، تنظیمات برش آن اهداف طراحی را به واقعیت فیزیکی تبدیل می کند.

ارتفاع لایه:برای تشکیل سطوحی که با ورق فلز تماس دارند از لایه های 0.1-0.15 میلی متری استفاده کنید. لایه های ریزتر به معنای سطوح صاف تر و دقت ابعادی بهتر است که هر دو مستقیماً به کیفیت قطعه شکل داده شده منتقل می شوند. برای مناطق غیر بحرانی (صفحه های پشتی، سطوح نصب)، لایه های 0.2-0.3 میلی متری بدون جریمه سرعت کار را افزایش می دهند.

جهت چاپ:قالب را طوری جهت دهید که بارهای تشکیل دهنده به جای اینکه بخواهند لایه ها را از هم جدا کنند، لایه ها را به هم فشرده کنند. برای قالب V-، این به معنای چاپ با حفره شکل دهنده رو به بالا و روی هم چیده شدن لایه ها به موازات صفحه قالب است. لایه لایه شدن لایه تحت بارهای کششی رایج ترین حالت شکست در ابزار FDM است - جهت گیری مناسب از آن جلوگیری می کند.

شمارش محیط:لایه های دیوار بیرونی را به حداقل 4-6 محیط افزایش دهید. این پوسته‌های بیرونی جامد اکثر بارهای فشاری را حمل می‌کنند و پرکننده داخلی را از تماس مستقیم با ورق فلز محافظت می‌کنند. محیط های بیشتر نیز دوام سطح را بهبود می بخشد.

قالب های چاپ سه بعدی پس از پردازش شکاف بین چاپ خام و ابزار کاربردی را پر می کند:

1. پشتیبانی از حذف و پاکسازی:تمام مواد نگهدارنده را با توجه ویژه به سطوح شکل دهی بردارید. هر نقطه یا علامت باقی مانده به قسمت های شکل گرفته شما تلگراف می کند.
2. تکمیل سطح:سطوح تشکیل دهنده را از طریق سنگ ریزه های پیشرونده - 120 تا 220 تا 400 - شن و ماسه کنید تا خطوط لایه را از بین ببرید. برای قالب‌های پلیمری، یک پوشش اپوکسی روی سطح شکل‌دهی، پوست سخت‌تری ایجاد می‌کند که در برابر سایش طولانی‌تر مقاومت می‌کند. برای قالب های SLA، انفجار مدیا با دانه های شیشه ای سطح را صاف می کند و در واقع می تواند خواص مکانیکی را بهبود بخشد.
3. تایید ابعادی:ابعاد بحرانی را با کولیس یا CMM اندازه گیری کنید. با مدل CAD خود مقایسه کنید و انحرافات را یادداشت کنید. دقت ابعادی معمول برای اجراهای ابزار FDM ± 0.1-0.3 میلی متر. SLA به 0.05 ± میلی متر می رسد. اگر سطوح مهم شکل‌دهی خارج از مشخصات هستند، با استفاده از مقدار ذخیره‌ای که قبلاً برنامه‌ریزی کرده‌اید، آن‌ها را ماشین‌کاری یا سنباده بزنید.
4. عملیات حرارتی (فقط قالب های فلزی):قالب‌های چاپی فلزی{0}}به کاهش استرس نیاز دارند و اغلب کهنه می‌شوند-. برای مثال فولاد ماریجینگ برای رسیدن به سختی کامل (50-55 HRC) به پیری تقریباً 490 درجه به مدت 6 ساعت نیاز دارد. از این مرحله بگذرید و قالب فلزی شما عملکرد قابل توجهی خواهد داشت.

راه اندازی مطبوعات و تشکیل مقاله اول

قالب شما چاپ، تکمیل و تأیید ابعادی شده است. وارد کردن آن به مطبوعات به درستی تعیین می کند که آیا اولین ضربه یک قطعه خوب تولید می کند یا یک ابزار تخریب شده.

ادغام صفحه پشتی:هرگز قالب پلیمری را مستقیماً روی تخت پرس بدون صفحه پشتی فلزی قرار ندهید. این صفحه نیروی قوچ را در سراسر ردپای قالب توزیع می کند و از خرد شدن موضعی جلوگیری می کند. از یک صفحه آلومینیومی مسطح زمینی با حداقل ضخامت 6 میلی‌متر برای کاربردهای کم‌تناژ، یا از یک صفحه فولادی برای هر چیزی بالاتر از 10 کیلونیوتن استفاده کنید. قالب را با پیچ و مهره، گیره یا یک جیب فرو رفته که از حرکت جانبی در حین شکل گیری جلوگیری می کند، به صفحه پشتی محکم کنید.

تراز:پین‌های مرکزی را نصب کنید یا از ویژگی‌های ثبت چاپ شده در نیمه‌های قالب استفاده کنید تا از هم‌ترازی پانچ-به-قالب اطمینان حاصل کنید. ناهماهنگی به کوچکی 0.5 میلی متر باعث بارگذاری ناهموار می شود که سایش قالب را در یک طرف تسریع می کند و باعث تولید قطعات ناسازگار می شود.

تنظیمات سرعت و نیرو:محافظه کارانه شروع کنید. سرعت پرس را تا 50 درصد از آنچه با ابزارهای معمولی استفاده می کنید کاهش دهید. قالب‌های پلیمری ضربه را تحمل نمی‌کنند، همانطور که فولاد سخت شده - سرعت پایین‌تر رام به ماده اجازه می‌دهد تا بارهای تشکیل‌دهنده را به‌جای تجربه شوک به تدریج جذب کند. به همین دلیل، تناژ را به حداقلی کاهش دهید که به شکل‌دهی کامل می‌رسد، سپس اگر قطعه کاملاً شکل نگرفت، آن را به تدریج افزایش دهید.

اولین بازرسی مقاله:یک قسمت را تشکیل دهید، آن را بردارید و با ابعاد مورد نظر خود اندازه بگیرید. بررسی کنید:

• انحراف بهار-(مقایسه زاویه واقعی با زاویه هدف)
• علائم یا خراش های سطحی منتقل شده از خطوط لایه قالب
• دقت ابعادی در ویژگی های حیاتی
• هرگونه نشانه ای از تغییر شکل قالب (نقاط براق، علائم فشار روی سطح قالب)

اگر فنر-از میزان تحمل فراتر رفت، هندسه قالب را بر اساس استراتژی‌های جبرانی که قبلاً بحث شد تنظیم کنید و دوباره چاپ کنید. اگر علائم سطح ظاهر شد، سنباده یا پوشش اضافی آنها را برطرف می کند. اگر قالب پس از یک ضربه، علائم فشرده‌سازی را نشان می‌دهد، انتخاب مواد یا چگالی پرکننده شما برای نیروهای تشکیل‌دهنده کافی نیست - به جای چاپ مجدد با همان مشخصات، به کلاس مواد سفت‌تر بروید.

چرخه نگهداری:سطح قالب را هر 10 تا 20 قسمت برای ابزار پلیمری، هر 500 تا 1000 قطعه برای قالب های چاپی فلزی-بازرسی کنید. الگوهای سایش خود را به صورت تیرگی سطح، گرد شدن لبه، یا ترک‌های ریز-در غلظت‌های تنش نشان می‌دهند. سنباده زنی سبک بین اجراها می تواند عمر قالب پلیمری را افزایش دهد، در حالی که قالب های فلزی از پرداخت دوره ای سطوح شکل دهی سود می برند. وقتی اندازه‌گیری‌ها به محدودیت‌های تحمل نزدیک می‌شوند، انحراف ابعادی را در قسمت‌های شکل‌گرفته خود دنبال کنید، قالب به پایان عمر نزدیک می‌شود.

این پایان-برای-پایان دادن به فرآیند - طراحی، چاپ، تکمیل، راه‌اندازی، شکل‌دهی، نگهداری - معمولاً به 24 تا 72 ساعت برای قالب‌های پلیمری و 1 تا 2 هفته برای قالب‌های چاپی فلز- از جمله عملیات حرارتی فشرده می‌شود. آن را با 4 تا 8 هفته برای ابزارهای ماشینکاری معمولی مقایسه کنید، و مزیت زمانی مشخص می شود. اما سرعت فقط در صورتی مهم است که قالب واقعاً به اندازه کافی طول بکشد تا دوره تولید شما به پایان برسد، که این سوال مهم را مطرح می کند که چگونه این ابزارها شکست می خورند و چه کاری می توانید برای جلوگیری از آن انجام دهید.

تجزیه و تحلیل طول عمر و حالت شکست

سرعت از CAD تا مقاله اول قابل توجه است، اما اگر قالب در نیمه راه شما فرو بریزد، هیچ کدام مهم نیست. عمر قالب های پرینت سه بعدی چقدر است؟ پاسخ صادقانه: کاملاً به نحوه شکست آنها بستگی دارد و هر قالب چاپ شده سه بعدی در نهایت از طریق یکی از چهار مکانیسم قابل پیش بینی شکست می خورد. درک این حالت های خرابی قالب مهر زدن - و طراحی پیرامون آنها - چیزی است که یک دوره کوتاه موفق را از انبوهی از قطعات پلاستیکی شکسته و رد شده جدا می کند.

حالت های رایج شکست در قالب های چاپ شده سه بعدی

هر قالبی که به صورت افزودنی تولید می‌شود، دارای ضعف‌های ذاتی است که به فرآیند ساخت لایه-بر-لایه مربوط می‌شود. این ضعف‌ها به‌عنوان الگوهای شکست متمایز، هر کدام با علائم هشداردهنده متفاوت و پیامدهای متفاوتی برای قسمت‌های شکل‌گرفته شما ظاهر می‌شوند.

• لایه برداری لایه تحت بارهای فشاری مکرر.این رایج ترین و ناگهانی ترین حالت شکست در قالب های پلیمری FDM است. هر لایه چاپ شده از طریق همجوشی حرارتی به لایه زیر خود می چسبد، اما این پیوند ضعیف تر از خود مواد حجیم است. چرخه های پرس مکرر تنش های فشاری و کششی چرخه ای را در رابط های لایه ایجاد می کند. با گذشت زمان، ریز{3}}ترک‌ها در امتداد این مرزها ایجاد می‌شوند و تا زمانی که تمام بخش‌ها از هم جدا شوند، منتشر می‌شوند. تحقیق در موردساختارهای مرکب چاپ شده سه بعدی-تأیید می‌کند که تنش کششی بین لایه‌ای در مرزهای لایه باعث آغاز لایه‌برداری می‌شود - وقتی از استحکام کششی بین لایه‌ای (ILTS) فراتر رفت، شکست ناگهانی است و نه تدریجی. اغلب صدای ترک تیز را می شنوید، و قالب بدون هشدار قبلی در امتداد یک خط لایه تقسیم می شود.
• فرسایش سطحی که بر پایان بخشی اثر می گذارد.هر چرخه مهر زنی شامل لغزش ورق فلزی بر روی صفحه قالب تحت فشار است. این عمل لغزشی به تدریج سطح قالب را ساییده می کند، جزئیات ظریف را صاف می کند و تحمل ها را افزایش می دهد. در قالب‌های پلیمری، سایش به‌صورت یک درخشش صیقلی ظاهر می‌شود که در مناطق تماس زیاد- ایجاد می‌شود و به دنبال آن با حذف فیزیکی مواد، ابعاد آن از بین می‌رود. قالب‌های چاپی فلزی تا این حد طولانی‌تر مقاومت می‌کنند، اما همچنان تخریب می‌شوند، به‌ویژه اگر پوشش سطح حاصل از چاپ، قله‌های کوچک- را که به عنوان نقاط سایش اولیه عمل می‌کنند، ایجاد کند.
• تخریب حرارتی ناشی از تجمع گرمای اصطکاک.اصطکاک بین ورق فلز و سطح قالب با هر چرخه پرس گرما تولید می کند. در سرعت‌های تولید، این گرما سریع‌تر از آن چیزی که قالب می‌تواند آن را دفع کند، جمع می‌شود. قالب های پلیمری به ویژه آسیب پذیر هستند زیرا دمای انحراف حرارتی آنها نسبتاً پایین است - PLA در 55 درجه نرم می شود، ABS در 95 درجه، حتی CF-نایلون شروع به از دست دادن سفتی بالای 150 درجه می کند. هنگامی که دمای سطح قالب به این آستانه ها نزدیک می شود، سطح شکل دهی تحت بارهایی که قبلاً به خوبی تحمل می کرد، تغییر شکل پلاستیکی می دهد. شما متوجه خواهید شد که قطعات شکل یافته به تدریج از دقت کمتری برخوردار می شوند زیرا قالب "قارچ" در نقاط تماس بالا-می رسد.
• شکست فشاری ناشی از بیش از حد قدرت تسلیم مواد.این ساده‌ترین شکست است: نیروی شکل‌دهی به سادگی بیشتر از چیزی است که ماده قالب می‌تواند در برابر آن مقاومت کند. قالب در همان اولین ضربه یا در چند چرخه اول خرد می شود، ترک می خورد یا برای همیشه تغییر شکل می دهد. برخلاف حالت‌های دیگر، خرابی فشرده‌سازی پیشرونده نیست - آنی و فاجعه‌بار است. زمانی اتفاق می‌افتد که اپراتورها نیروهای شکل‌دهی را دست‌کم می‌گیرند، از ورق فلزی ضخیم‌تر از چیزی که قالب برای آن طراحی شده است استفاده می‌کنند، یا از ادغام صفحه پشتی خودداری می‌کنند.

این چهار حالت به صورت مجزا عمل نمی کنند. قالبی که نرم شدن حرارتی را تجربه می کند در بارهای کمتر لایه لایه می شود. یک قالب با سایش سطحی باعث ایجاد غلظت تنش می شود که جداسازی لایه را تسریع می کند. در عمل، اکثر قالب های پلیمری از طریق ترکیبی از کار می افتند - نرم شدن حرارتی ساختار را ضعیف می کند، سپس لایه لایه شدن ضربه نهایی را وارد می کند.

استراتژی های کاهش از طریق طراحی و انتخاب مواد

هر حالت شکست به اقدامات متقابل خاصی پاسخ می دهد. شما نمی توانید شکست را به طور کامل از بین ببرید، اما می توانید آن را در طول خط زمانی تولید بیشتر جلو ببرید.

• در مقابل لایه برداری:جهت چاپ قوی ترین دفاع شماست. Orient می‌میرد، بنابراین بارهای تشکیل‌دهنده، به جای تلاش برای جدا کردن لایه‌ها، لایه‌ها را به هم فشرده می‌کنند. برای توزیع یکنواخت تنش های بین لایه ای از پرکننده ژیروید با چگالی 70% + استفاده کنید. پوسته های محیطی را به 5-6 دیوار افزایش دهید، یک مرز جامد ضخیم ایجاد کنید که در برابر انتشار ترک مقاومت می کند. برای قالب های بحرانی، تقویت الیاف پیوسته (CF- کامپوزیت های نایلونی) - الیاف کربن جاسازی شده مرزهای لایه را پل می کنند و مقاومت برشی بین لایه ای را به طور چشمگیری افزایش می دهند.
• در برابر سایش سطح:یک پوشش نازک اپوکسی یا اورتان را روی سطوح تشکیل دهنده قالب پلیمری اعمال کنید. این پوسته سخت به جای مواد پایه، ساییدگی را می گیرد و می توان آن را بین دو اجرا دوباره اعمال کرد. برای قالب‌های چاپی فلزی-روی-را با پولیش سطحی پست کنید تا به‌عنوان-قوه‌های زبری چاپی که سایش اولیه را تسریع می‌کنند، از بین بروند. سطوح قالب های فلزی شات را در نظر بگیرید تا باعث ایجاد تنش پسماند فشاری شود که در برابر شروع ترک در محل های سایش مقاومت می کند.
• در برابر تخریب حرارتی:چرخه مطبوعات خود را کاهش دهید. افزودن حتی چند ثانیه بین ضربات باعث می شود گرمای اصطکاک از بین برود. از موادی با انحراف حرارتی بالاتر - CF-نایلون روی نایلون ساده، نایلون روی ABS، ABS روی PLA استفاده کنید. برای عملیات‌های-چرخه-بالا، مکث‌های خنک‌کننده را در توالی تولید خود ادغام کنید (10 قسمت، مکث 30 ثانیه). قالب‌های چاپی فلزی{10}}تا حد زیادی این نگرانی را برطرف می‌کنند زیرا فولادهای ابزار خواص خود را بسیار بالاتر از دمای اصطکاک ایجاد شده در طول مهر زنی دمای اتاق حفظ می‌کنند.
• در برابر شکست فشرده سازی:همیشه از یک صفحه پشتی فلزی استفاده کنید که نیروی فشار را در کل ردپای قالب توزیع می کند. هرگز از 60 تا 70 درصد مقاومت فشاری منتشر شده ماده قالب در طول عملیات تجاوز نکنید - این حاشیه ایمنی کاهش استحکام قطعات چاپی را در مقابل تزریق جامد-معادل قالب‌گیری یا فرفورژه نشان می‌دهد. در صورت شک، محاسبه نیرو را قبل از اولین چرخه پرس خود انجام دهید: اگر نیروی تشکیل دهنده مورد نیاز از 50 درصد ظرفیت نامی قالب شما فراتر رفت، به یک کلاس مواد قوی تر بروید.

شیوه های عملیاتی به اندازه طراحی اهمیت دارند. برای کاهش نیروهای اصطکاک و دمای سطح به طور همزمان، ورق فلز را با یک روغن مهر زنی سبک یا روان کننده لایه خشک{1}} روان کنید. قالب را در فواصل منظم - هر 10 تا 25 سیکل برای پلیمر، هر 500 تا 1000 برای فلز بررسی کنید. به جای تعمیر قالب های پلیمری جایگزین کنید. آنها به اندازه کافی ارزان و سریع هستند که می توانند مجدداً چاپ شوند که اجرای یک ابزار آسیب دیده خطر از بین رفتن قطعات تشکیل شده را به همراه دارد.

انتظارات طول عمر بر اساس کلاس مواد

بنابراین، قالب‌های پرینت سه بعدی چقدر در تولید واقعی-در جهان دوام دارند؟ در اینجا با فرض طراحی، جهت‌گیری و شیوه‌های عملیاتی مناسب، در سراسر طیف مواد انتظار می‌رود:

این گستره‌ها تشکیل آلومینیوم نازک- یا فولاد ملایم را فرض می‌کنند. ورق‌های سخت‌تر طول عمر را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهند - با تشکیل فولاد ضد زنگ با یک CF-قالب نایلونی ممکن است فقط 10 تا 30 قسمت تولید کند قبل از اینکه سطح فراتر از تحمل قابل قبول تخریب شود. Protolabs گزارش می‌دهد که حتی برای قالب‌های تزریق (یک برنامه کاربردی ابزار بارگذاری‌شده قابل مقایسه)، ابزارهای پلیمری چاپ‌شده سه بعدی معمولاً در عرض 100 عکس بی‌اثر می‌شوند، در حالی که ابزار فلزی می‌تواند به 10000 شات یا بیشتر برسد. قالب های مهر زنی با فیزیک مشابهی روبرو هستند، اگرچه مشخصات بار متفاوت است.

سایش و دوام قالب در نهایت به تصمیم حجم تولید بستگی دارد. قالب های پلیمری زمانی منطقی به نظر می رسد که به کمتر از 100 تا 500 قطعه نیاز داشته باشید و بتوانید چاپ مجدد دوره ای را تحمل کنید. قالب‌های چاپی فلزی وقتی حجم‌ها به صدها یا هزاران می‌رسد، قیمت اولیه بالاتر آنها را توجیه می‌کند، جایی که یک چاپ جایگزین ده‌ها چاپ مجدد پلیمری می‌شود. و ابزارهای ماشینکاری معمولی پاسخ مناسبی برای حجم‌های بیش از 100000 قطعه باقی می‌ماند، که در آن هزینه مستهلک شده هر قطعه کمتر از آن چیزی است که هر رویکرد افزودنی می‌تواند مطابقت داشته باشد.

دانستن اینکه قالب شما در کجا شکست خواهد خورد - و تقریباً زمانی که - سؤال طول عمر قالب چاپ سه بعدی را از حدس و گمان به برنامه ریزی تبدیل می کند. می‌توانید چاپ‌های جایگزین را برنامه‌ریزی کنید، بودجه‌ای برای هزینه‌های مواد در کل دوره تولید بپردازید، و در مورد اینکه آیا اقتصاد هر بخش ابزارهای افزودنی واقعاً بر روش‌های سنتی برتری دارد یا خیر، تماسی آگاهانه برقرار کنید. این مقایسه هزینه{6}}منافع شایسته یک چارچوب ساختاریافته خودش است.

هزینه{0}}چارچوب سود برای تصمیم گیری ابزار

دانش حالت شکست به شما می گویدچه زمانییک قالب نیاز به جایگزینی دارد. اما چند چرخه جایگزینی را می توانید قبل از اینکه انعکاس اقتصادی علیه خود داشته باشید، بپردازید؟ سوال واقعی پشت هر قالب چاپ شده سه بعدی در مقایسه با بحث ابزارسازی سنتی این نیست که کدام روش برای هر قالب ارزان تر است - بلکه این است که کدام روش کل تولید شما را با کمترین هزینه برای هر قطعه ساخته شده ارائه می دهد.

این محاسبه متغییرهای بیشتری از آن چیزی است که بیشتر مردم تصور می کنند. بیایید آن را تجزیه کنیم.

عوامل هزینه در چاپ سه بعدی در مقابل ابزارهای معمولی

مقایسه هزینه قالب مهر باید شش عامل متمایز هزینه را در نظر بگیرد، نه فقط قیمت برچسب خود ابزار:

• هزینه مواد قالب:یک قالب پلیمری FDM ممکن است 5 تا 30 دلار فیلامنت قیمت داشته باشد. قیمت یک قالب SLA برای چاپ خانگی تقریباً 30 دلار است. یک قالب فلزی-در فولاد ماراژینگ بسته به اندازه و پیچیدگی حدود 200-500+ دلار شروع می‌شود. قالب فولادی ابزار ماشینکاری معمولی معمولاً 450 تا 2 دلار هزینه دارد،{12}} برای هندسه معادل.
• زمان چاپ یا ماشین کاری:چاپ قالب پلیمری در 10 تا 24 ساعت. قالب های فلزی-به 1 تا 5 روز به علاوه عملیات حرارتی نیاز دارند. ماشینکاری معمولی و برون سپاری 15 تا 25 روز کاری طول می کشد. زمان زمانی پول است که مهلت تولید شما ثابت باشد.
• ارسال{0}}کار پردازش:سنباده کاری، پوشش دهی، تأیید ابعاد و یکپارچگی صفحه پشتی 1 تا 4 ساعت به هر قالب پلیمری اضافه می کند. قالب‌های چاپی فلزی به کاهش تنش، تکمیل سطح و احتمالاً اضافه کردن هزینه EDM - نیاز دارند که می‌تواند 15 تا 40 درصد از کل هزینه قطعات برای قطعات فلزی AM را نشان دهد.
• تاثیر زمان چرخه فشار:قالب های پلیمری برای جلوگیری از بارگذاری ضربه ای به سرعت رم های آهسته تر نیاز دارند و در مقایسه با ابزارهای فولادی سخت شده، توان را 30 تا 50 درصد کاهش می دهند. بیش از صدها قطعه، این جریمه سرعت به کار و زمان ماشین اضافه می شود.
• فرکانس جایگزینی قالب:یک قالب نایلونی CF-با دوام 200 قسمت به معنی پنج چاپ مجدد برای 1000-قطعه است. هر جایگزینی هزینه مواد، زمان چاپ و کار راه اندازی را اضافه می کند. یک قالب پرینت فلزی همان اجرا را بدون تعویض پوشش می دهد.
• هزینه فرصت زمان تحویل:انتظار 4 تا 6 هفته برای ابزارهای معمولی به معنای تاخیر در درآمد، از دست رفتن پنجره های بازار یا خطوط مونتاژ بیکار است. قالبی که یک شبه چاپ می شود به شما امکان می دهد فردا شروع به شکل گیری کنید. برای پروژه‌های حساس{4}}زمانی، این مزیت سرعت می‌تواند بر هزینه هر-قطع بیشتر باشد.

تجزیه و تحلیل سرسام آور حجم تولید

تجزیه و تحلیل نقطه سر به سر برای قالب های مهر زنی فلزی از یک الگوی قابل پیش بینی پیروی می کند. 3چاپ D تقریباً-هزینه راه اندازی صفر دارد، اما قیمت قطعات تقریباً خطی - 50 حدود 50 برابر یک قطعه است. ابزارهای متداول هزینه ثابت بالایی دارند اما به سرعت در هر{5}هزینه واحد کاهش می‌یابند زیرا سرمایه‌گذاری در بخش‌های بیشتری پخش می‌شود. کراس اوور به کلاس مواد قالب و نرخ تعویض بستگی دارد.

در اینجا نحوه تغییر اقتصاد در سطوح حجمی برای سناریوهای هزینه ابزار مهر زنی با حجم کم آورده شده است:

به منطقه متقاطع بین 50 تا 200 قسمت توجه کنید. زیر این محدوده، قالب‌های پلیمری غالب هستند، زیرا خود قالب آنقدر کم هزینه می‌کند که حتی چندین جایگزین ارزان‌تر از یک ابزار ماشینکاری معمولی باقی می‌ماند. بالاتر از این محدوده، دوام ابزارهای معمولی به معنای هزینه جایگزینی صفر است و سرمایه گذاری ثابت بالا به اندازه کافی در قطعات رقیق می شود که به کمتر از میزان افزودنی به ازای{4}}قطع کاهش می یابد.

قالب‌های چاپی فلزی-یک حد وسط استراتژیک را اشغال می‌کنند. آنها هزینه اولیه بیشتری نسبت به پلیمر دارند، اما چرخه جایگزینی را که اقتصاد پلیمر را در حجم های بالاتر از بین می برد، حذف می کنند. برای قطعات 100 تا 10000 قطعه، آنها اغلب نشان دهنده نقطه شیرین - هستند که به اندازه کافی بادوام هستند تا از جایگزینی جلوگیری کنند، به اندازه کافی سریع هستند تا از 4 تا 6 هفته زمان ماشینکاری معمولی جلوگیری کنند، و به اندازه کافی قادرند نیروهای تشکیل دهنده ای را تحمل کنند که پلیمر قادر به تحمل آن نیست.

وقتی بی ثباتی طراحی را در نظر بگیرید، ریاضیات بیشتر تغییر می کند. اگر هندسه قطعه شما ممکن است بعد از 50 قطعه اول تغییر کند، 1500 دلار در ابزارهای معمولی به یک بدهی تبدیل می شود. یک قالب پلیمری 30 دلاری که می‌توانید آن را با هندسه به‌روز شده یک شبه چاپ کنید، در صورت تکامل طرح، تقریباً هیچ خطری ندارد. این حق بیمه انعطاف‌پذیری در یک محاسبه ساده هر-هزینه هر قسمت نشان داده نمی‌شود، اما - به‌ویژه در چرخه‌های توسعه محصول که اعتبارسنجی و تکرار به صورت موازی انجام می‌شوند، واقعی است.

در نهایت، تجزیه و تحلیل هزینه به تنهایی تصویر کامل را نشان نمی دهد. عملی‌ترین استراتژی اغلب روش‌ها را ترکیب می‌کند: قالب‌های پلیمری برای تأیید هندسه اولیه و ابتدا-آزمایش مقاله، سپس یک قالب فلزی-چاپ شده یا معمولی پس از تثبیت طرح برای تولید. این رویکرد مرحله‌ای هم ریسک مالی و هم زمان پیش‌بینی را به حداقل می‌رساند - اعتبار این مفهوم را قبل از سرمایه‌گذاری جدی ابزارآلات اعتباری ارزان‌قیمت می‌کند.

استراتژی های نمونه سازی سریع برای اعتبار بخشی

یک رویکرد مرحله‌ای - پلیمر ابتدا می‌میرد، سپس ابزار تولید - فقط در صورتی کار می‌کند که بتوانید قبل از تخصیص بودجه تأیید کنید که قطعه درست است. اینجاست که اعتبار بخشی قبل از تولید ابزار به دروازه بان واقعی تبدیل می شود. چاپ یک قالب و تشکیل چند قطعه به شما می گوید که آیا هندسه از نظر فیزیکی قابل دستیابی است یا خیر. این لزوماً به شما نمی گوید که آیا قطعه متناسب با یک مجموعه است، با مشخصات زیر بار مطابقت دارد یا می تواند در مقیاس بدون تجدید نظرهای پرهزینه تولید شود.

اعتبارسنجی یک جزء مهر شده به بیش از یک روش واحد نیاز دارد. این امر مستلزم ترکیب صحیح روش‌هایی است که در مرحله درست توسعه اعمال می‌شوند.

استفاده از قالب های چاپ شده سه بعدی برای اعتبار سنجی قطعه

قالب های چاپ شده سه بعدی در یک کار اعتبار سنجی خاص برتری دارند: اثبات اینکه هندسه ورق فلزی مشخصی می تواند شکل بگیرد، فنر-را می توان جبران کرد، و قسمت خالی به درستی توسعه می یابد. هنگامی که نمونه اولیه شکل‌دهی ورق فلزی را با قالب‌های پلیمری داخلی-می‌سازید، به سؤالاتی درباره شکل‌پذیری پاسخ می‌دهید - آیا می‌توان این شکل را بدون پاره شدن، چروک شدن یا فنر بیش از حد- پشت سر گذاشت؟

این واقعاً ارزشمند است. مشکلات طراحی را که در غیر این صورت تنها پس از ساخت ابزارهای تولید گران قیمت ظاهر می‌شوند، پیدا می‌کند. تیم‌ها می‌توانند طرح قالب مهر را به‌طور مکرر تأیید کنند، قالب‌های تنظیم‌شده را در چند ساعت دوباره چاپ کنند و چندین بازنگری هندسی را در یک روز آزمایش کنند. برای کارهای مفهومی در مراحل اولیه، هیچ چیز دیگری با این سرعت مطابقت ندارد.

اما اعتبار سنجی شکل پذیری محدودیت هایی دارد. قسمتی که روی یک قالب پلیمری تشکیل شده ممکن است از نظر ابعادی با همان قطعه ای که روی ابزار فولادی سخت شده تشکیل شده است متفاوت باشد - اصطکاک سطحی متفاوت، انحراف الاستیک متفاوت خود قالب، رفتار حرارتی متفاوت. نمونه اولیه تشکیل شده تایید می کندتقریبیهندسه، نه تولید{0}}ابعاد دقیق. برای بررسی تناسب در مجموعه‌های محکم، تلورانس{2}}واسط‌های بحرانی، یا آزمایش عملکردی تحت بارهای واقعی، به قطعاتی نیاز دارید که با روش‌هایی نزدیک‌تر به شرایط تولید نهایی تولید شوند.

ادغام چند روش نمونه سازی سریع

نمونه سازی سریع قطعات فلزی مهر و موم شده بهترین کار را به عنوان یک پیشرفت به جای یک مرحله دارد. هر روش نیاز اعتبار سنجی متفاوتی را پوشش می دهد:

• قالب های چاپ شده سه بعدی (در-خانه):شکل‌پذیری،{0}رفتار فنری و توسعه خالی را تأیید کنید. سریع، ارزان، ایده آل برای اکتشاف هندسه.
• نمونه‌های اولیه ماشین‌کاری شده CNC:قطعاتی را از استوک جامد تولید کنید که دقیقاً با ابعاد نهایی مطابقت دارد. برای بررسی تناسب، اعتبار سنجی مونتاژ و آزمایش عملکردی که خواص مواد باید با هدف تولید مطابقت داشته باشد مفید است.
• ساخت ورق فلزی (برش لیزری + پرس بریک):قطعات را با استفاده از فرآیندهای تولید واقعی{0}}ورق فلزی و شکل‌دهی ایجاد کنید. قابلیت ساخت با مواد واقعی را تایید می کند و قطعات مناسب برای آزمایش محیطی یا بار را فراهم می کند.
• بازخورد DFM:بررسی تخصصی هندسه قطعه در برابر محدودیت‌های فرآیند مهر زنی - شعاع خم، جهت دانه، محدودیت‌های عمق ترسیم - قبل از اینکه سرمایه‌گذاری ابزار طراحی را قفل کند.

تیم‌هایی که این روش‌ها را ترکیب می‌کنند در ارزان‌ترین مرحله ممکن با مشکل مواجه می‌شوند. مشکل شکل‌پذیری که با قالب چاپی 30 دلاری حل شد، باعث صرفه‌جویی در بازنگری ابزار معمولی 1500 دلاری می‌شود. مشکل تناسب که با یک نمونه اولیه ماشین‌کاری شده CNC{5}}مشخص می‌شود هفته‌ها تاخیر تولید را کاهش می‌دهد. بازخورد اولیه DFM از هر دو جلوگیری می کند.

برای تیم‌های توسعه{0}}محصول که نیازمند اعتبارسنجی حرفه‌ای-درجه فراتر از آن چیزی است که ابزار چاپ سه‌بعدی خانگی می‌تواند به دست آورد،خدمات نمونه سازی سریع YICHENشکاف بین اعتبار سنجی مفهوم و تعهد تولید را پر کنید. YICHEN با ترکیب نمونه‌سازی سریع CNC، ساخت ورق فلزی و بازخورد اولیه DFM در یک جریان کاری واحد، به تیم‌ها کمک می‌کند تا قبل از شروع سرمایه‌گذاری کامل ابزار، قطعات مهر شده فلزی را با تولید{1}}دقت نمایندگی - تأیید کنند.

این رویکرد اعتبار سنجی لایه ای فقط ریسک را کاهش نمی دهد. این اطمینان را ایجاد می کند که طرحی که می خواهید ابزار تولید کنید، در واقع همان طرحی است که می خواهید - نه طرحی که پس از اولین اجرای آزمایشی نیاز به بازبینی اضطراری داشته باشد. سوال باقی مانده این است که چگونه تصمیم بگیرید که پروژه خاص شما به کدام مسیر نیاز دارد.

انتخاب مسیر ابزار مناسب برای پروژه شما

هر تصمیم گیری در مورد ابزارسازی به تعداد انگشت شماری از متغیرها بستگی دارد: به چند قطعه نیاز دارید، چقدر سریع به آنها نیاز دارید، طراحی شما چقدر پایدار است، و تحمل شما چقدر باید محدود باشد. به‌جای اینکه قالب‌های چاپ سه‌بعدی در مقایسه با قالب‌های مهر زنی معمولی را به عنوان یک انتخاب- یا انتخاب در نظر بگیرید، آنها را به عنوان ابزارهای مختلفی برای مراحل مختلف در نظر بگیرید. در اینجا یک چارچوب تصمیم گیری ابزاری است که تیم های تولیدی می توانند بلافاصله اعمال کنند.

وقتی قالب های چاپ شده سه بعدی انتخاب مناسبی هستند

دانستن زمان استفاده از قالب های مهر زنی با چاپ سه بعدی باعث صرفه جویی در زمان و بودجه می شود. آنها کاملاً در این سناریوها قرار می گیرند:

• اعتبار سنجی هندسه:قبل از سرمایه گذاری در ابزار تولید، باید تأیید کنید که شکل مهر شده از نظر فیزیکی قابل دستیابی است.
• تولید کم حجم (زیر 100-500 قطعه):وقتی فرکانس جایگزینی قابل کنترل باقی می ماند، اقتصاد هر بخش، چاپ را به ماشینکاری ترجیح می دهد.
• ناپایداری طراحی:هندسه قطعات شما هنوز در حال تکامل است و چاپ مجدد یک قالب 30 دلاری بر کار مجدد یک ابزار ماشینکاری 1500 دلاری برتری دارد.
• زمان-پروژه های حیاتی:شما فردا به قطعات تشکیل شده نیاز دارید، نه چهار تا شش هفته دیگر.
• فلزات نرم در گیج های نازک:آلومینیوم، مس یا فولاد ملایم زیر 0.8 میلی متر - موادی که در محدوده بار قالب پلیمری باقی می مانند.
• کار آموزشی یا سرگرمی:بودجه و دسترسی بیشتر از دوام درجه تولید اهمیت دارد.

اینها راه حل های اصلی مهر زنی فلزی با حجم کم هستند که قطعات واقعی را بدون تعهد مالی ابزارهای معمولی تحویل می دهند. مهم این است که محدودیت های آنها را صادقانه بشناسید - و بدانید که چه زمانی پروژه شما از آنها بیشتر شده است.

چه زمانی روی پشتیبانی ابزار حرفه ای سرمایه گذاری کنیم

قالب های چاپ شده سه بعدی مفاهیم را تایید می کند. تولید چیز بیشتری می خواهد. اگر هر یک از این شرایط اعمال شود، زمان آن فراتر از-ابزار افزودنی خانگی است:

• طراحی نهایی شده استو حجم ها بیش از 500-1000 قسمت است.
• تلورانس کمتر از ± 0.2 میلی متردر ویژگی های شکل گرفته مورد نیاز است.
• ورق فلز، فولاد ضد زنگ، فولاد با استحکام بالا، یا فولاد ملایم با ضخامت 1.0 میلی متر است.
• قطعات باید تست عملکردی یا محیطی را پشت سر بگذارندبا دقت تولید-.
• بررسی تناسب مونتاژبه انطباق ابعادی دقیق در اجزای جفت نیاز دارند.

برای تیم هایی که در این موقعیت قرار دارند،خدمات نمونه سازی سریع YICHENایجاد پل منطقی بین نمونه سازی قالب چاپی سه بعدی و تعهد ابزار تولید کامل - با ترکیب نمونه سازی سریع CNC، ساخت ورق فلزی و بازخورد اولیه DFM برای تأیید اعتبار قطعات با دقت درجه تولید-قبل از اینکه سرمایه جدی انجام دهید. بررسی اولیه DFM به تنهایی می‌تواند از بازنگری‌های ابزار پرهزینه‌ای که گروه‌هایی را که اعتبارسنجی را نادیده می‌گیرند و مستقیماً به سمت تولید می‌روند، می‌میرند، جلوگیری کند.

هوشمندترین مسیر معمولاً یک روش نیست یا دیگری - یک پیشرفت است. برای اثبات شکل پذیری، با یک قالب پرینت سه بعدی شروع کنید. تناسب و عملکرد را با نمونه سازی حرفه ای تأیید کنید. سپس با اطمینان از قفل بودن طرح، به ابزار تولید متعهد شوید. این رویکرد مرحله‌ای هم ریسک مالی و هم زمان را برای بازار-به حداقل می‌رساند، و در هر مرحله به شما بخش‌هایی را می‌دهد بدون اینکه بودجه ابزار خود را بر اساس هندسه تأیید نشده قمار کنید.

سوالات متداول درباره قالب های مهر زنی فلزی با چاپ سه بعدی

1. یک قالب مهر زنی پرینت سه بعدی قبل از خراب شدن چند قطعه می تواند تولید کند؟

طول عمر قالب بسته به طبقه مواد به طور چشمگیری متفاوت است. قالب‌های PLA معمولاً 5{3}}30 قطعه قبل از تخریب حرارتی یا شکست تراکمی دوام می‌آورند. کامپوزیت‌های نایلون و CF-نایلون تا 50{15}}500 قطعه در شرایط مناسب گسترش می‌یابند. قالب‌های فلزی{16}}در فولاد ماریجینگ می‌توانند 10000 تا 100 چرخه شکل‌دهی را انجام دهند، در حالی که قالب‌های فولادی ابزار H13 که از طریق DMLS چاپ می‌شوند ممکن است به 500000 چرخه برسد. این ارقام آلومینیوم گیج نازک یا فولاد ملایم را به عنوان قطعه کار فرض می کنند - ورق های سخت تر طول عمر را به طور قابل توجهی کاهش می دهند.

2. آیا می توانید از قالب چاپ سه بعدی برای مهر زنی فولاد ضد زنگ استفاده کنید؟

قالب های چاپ سه بعدی پلیمری نمی توانند به طور قابل اعتماد فولاد ضد زنگ را در هیچ سنج عملی تشکیل دهند. استحکام تسلیم بالای فولاد ضد زنگ (200-290 مگاپاسکال در شرایط آنیل شده) همراه با کار تهاجمی-سخت شدن، نیروهای تشکیل دهنده ای را ایجاد می کند که بیش از ظرفیت فشاری پلیمر است. قالب های چاپ شده فلزی- تولید شده از فولاد ماراژینگ یا فولاد ابزار H13 از طریق همجوشی بستر پودر لیزری می تواند فولاد ضد زنگ را به طور موثر مهر و موم کند. تحقیقات در دانشگاه اوکلند نشان داد که درج‌های فلزی چاپ‌شده سه‌بعدی پوشش‌داده‌شده با موفقیت ۵۰۰۰۰ قطعه از فولاد با استحکام فوق‌العاده بالا را بدون تخریب سطح قابل‌توجهی مهر زنی کردند.

3. کدام الگوی پرکننده برای قالب های مهر زنی پرینت سه بعدی بهتر است؟

پر کردن ژیروید با تراکم 70 درصد یا بیشتر، پیش‌فرض توصیه‌شده برای اکثر برنامه‌های قالب مهر زنی است. هندسه منحنی پیوسته آن استحکام همسانگردی نزدیک به- را فراهم می‌کند، در برابر نیروها در همه جهات مقاومت می‌کند و بارهای برشی را به خوبی مدیریت می‌کند. پر کردن مکعبی برای قالب‌ها با بارگذاری فشاری کاملاً عمودی مانند خم‌های V ساده کار می‌کند، در حالی که الگوی شبکه‌ای باید فقط برای قالب‌های کف تخت و بدون نیروهای خارج از محور استفاده شود. بالا رفتن از 80% تراکم پر کردن، کاهش بازدهی استحکام را نسبت به زمان چاپ اضافه نشان می دهد.

4. آیا قالب چاپ سه بعدی ارزانتر از قالب ماشینکاری شده است؟

برای تولید کمتر از 100 قطعه، قالب‌های چاپ سه بعدی پلیمری تقریباً 35{9}}150 دلار با جایگزینی هزینه دارد، در مقایسه با 500 دلار-2000+ برای ابزارهای ماشینکاری معمولی. نقطه شکست معمولاً بین 50 تا 200 قطعه بسته به مواد قالب و فرکانس جایگزینی است. قالب‌های چاپی فلزی{17}(300-600 دلار) حد وسط را اشغال می‌کنند و برای 100-10000 قطعه قطعه مقرون به صرفه می‌شوند، جایی که هم چرخه جایگزینی قالب‌های پلیمری و هم زمان طولانی ماشین‌کاری معمولی را حذف می‌کنند. فراتر از 10000 قطعه، ابزار معمولی معمولاً در اقتصاد هر قطعه برنده است.

5. هنگام استفاده از قالب های پرینت سه بعدی چگونه می توانید بهار را- جبران کنید؟

برای جبران پشت فنری-به بیش از{{1} خم کردن هندسه قالب نیاز است تا ورق فلز پس از انتشار فشار به زاویه هدف بازگردد. سریع‌ترین روش با قالب‌های پلیمری تکراری است: چاپ کنید، یک قطعه آزمایشی را تشکیل دهید، انحراف واقعی فنر-را اندازه‌گیری کنید، مدل CAD را با آن مقدار تنظیم کنید و دوباره چاپ کنید. از آنجایی که قالب های پلیمری فقط چند دلار قیمت دارند و در ساعت چاپ می شوند، تکرارهای متعدد عملی است. برای قالب‌های چاپ شده فلزی، ابتدا جبران فنر-را در پلیمر تأیید کنید، سپس هندسه اصلاح‌شده را به چاپ فلزی متعهد کنید. مواد با استحکام بالا ممکن است برای غلبه بر بازیابی قابل ارتجاع به زوایای قالب 73-78 درجه نیاز داشته باشند.