Výhody použití DED pro výrobu forem a nástrojů

Představte si svět, kde lze složité formy a nástroje vytvářet s téměř bezkonkurenční svobodou designu, zkrácenými dodacími lhůtami a minimalizací odpadu materiálu. To není sci-fi; je to realita, kterou nabízí technologie Directed Energy Deposition (DED), revoluční technologie aditivní výroby (AM), která má potenciál transformovat výrobní krajinu.

DED, známý také jako laserové nanášení kovu (LMD) nebo přenos kovu za studena (CMT), funguje tak, že roztaví kovový prášek vrstvu po vrstvě pomocí vysoce výkonného zdroje energie, jako je laser nebo elektronový paprsek. To umožňuje vytvářet složité geometrie, které by byly nemožné nebo vysoce náročné tradičními subtraktivními výrobními metodami, jako je obrábění.

Co však činí DED obzvláště výhodným pro výrobu forem a nástrojů? Pojďme se ponořit do klíčových výhod, díky nimž je DED pro toto odvětví průlomový.

DED dokáže vyrábět formy se složitými tvary a prvky

Tradiční obrábění často zahrnuje rozsáhlé subtraktivní procesy, při nichž se materiál odebírá z pevného bloku, aby se dosáhlo požadovaného tvaru formy. Tento přístup inherentně omezuje složitost dosažitelných geometrií. DED na druhé straně prosperuje na složitých návrzích. S DED lze vnitřní kanály, podříznutí a další složité prvky tisknout přímo, což eliminuje potřebu složitých obráběcích operací.

Představte si to jako stavbu modelu z lega versus sochařství detailní sochy. Tradiční obrábění je jako sochař, který pečlivě odebírá materiál, aby odhalil konečnou podobu. DED funguje jako stavitel lega, který přesně přidává každý blok, aby vytvořil požadovanou strukturu. To otevírá dveře inovativním návrhům forem, které byly dříve nemyslitelné, což vede k pokroku ve funkčnosti a výkonu produktu.

DED dokáže vyrábět formy rychleji než tradiční metody

Čas jsou peníze, zejména v rychle se rozvíjejícím světě výroby. Tradiční tvorba forem a nástrojů může být zdlouhavý proces, který zahrnuje iterace návrhu, kroky obrábění a potenciální přepracování. DED tento proces výrazně zefektivňuje. Změny návrhu lze snadno začlenit do digitálního modelu a aditivní povaha DED umožňuje rychlejší doby výstavby ve srovnání se subtraktivním obráběním.

Představte si, že včera potřebujete formu pro nový návrh produktu. S DED lze dobu realizace drasticky zkrátit ve srovnání s tradičními metodami. To se promítá do rychlejšího uvádění produktů na trh, zkrácení doby uvedení na trh a konkurenční výhody pro výrobce.

DED dokáže vyrábět formy

Globální dodavatelské řetězce mají své výhody, ale přicházejí také s potenciálními riziky a zpožděními. DED umožňuje výrobcům vyrábět formy a nástroje lokálně, blíže k jejich výrobním zařízením. To snižuje závislost na externích dodavatelích, minimalizuje náklady na dopravu a zlepšuje celkovou kontrolu výroby.

Dále může DED nabídnout úspory nákladů ve srovnání s tradičními metodami. I když samotné stroje DED mohou mít vyšší počáteční náklady, snížené plýtvání materiálem, zefektivněný proces a potenciál pro lokální výrobu mohou vést k významnému snížení nákladů v dlouhodobém horizontu.

Kovové prášky pro DED

Úspěch DED závisí na kvalitě a vlastnostech použitých kovových prášků. Zde je pohled na některé z nejběžnějších kovových prášků používaných při výrobě forem a nástrojů DED, spolu s jejich klíčovými vlastnostmi:

Kovový prášek	Popis	Vlastnosti	Aplikace ve formách a nástrojích
Nerezová ocel 316L	Univerzální austenitická nerezová ocel známá pro svou vynikající odolnost proti korozi	– Dobrá pevnost a tažnost – Vysoká svařitelnost	– Univerzální formy pro vstřikování plastů – Formy pro potravinářské a lékařské aplikace
Nástrojová ocel H13	Vysoce legovaná nástrojová ocel pro práci za tepla s vynikající odolností proti opotřebení	– Vysoká tvrdost a pevnost za tepla – Dobrá houževnatost	– Formy pro lisování za tepla a vyfukování – Lisovnice pro kování a tváření
Inconel 625	Superslitina známá pro svou výjimečnou pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti korozi	– Vynikající odolnost proti oxidaci a tečení – Vysoká pevnost při zvýšených teplotách	– Formy pro odlévání vysokoteplotních slitin – Lisovnice pro aplikace kování za tepla
Maraging Steel	Rodina vysoce pevných, nízkolegovaných ocelí známých pro svou výjimečnou rozměrovou stabilitu po tepelném zpracování	– Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti – Vynikající rozměrová stabilita	– Formy pro přesné odlévání – Lisovnice pro tvářecí operace vyžadující úzké tolerance
Hliník (AlSi10Mg)	Slitina křemíku a hořčíku nabízející dobrou rovnováhu mezi pevností, tažností a slévatelností	– Lehká a dobrá tepelná vodivost – Vynikající obrobitelnost	– Prototypové formy a formy pro malosériovou výrobu – Formy pro aplikace vyžadující snížení hmotnosti
Nikl	Čistý niklový prášek nabízející dobrou odolnost proti korozi a elektrickou vodivost	– Vysoká tažnost a dobré vlastnosti pro pájení – Vynikající elektrická vodivost	– Formy pro galvanické pokovování – Elektrody pro různé výrobní procesy
Měď	Čistý měděný prášek známý pro svou vynikající tepelnou vodivost a elektrickou vodivost	– Vysoká elektrická vodivost a dobrá tepelná vodivost	–
Titan (Ti-6Al-4V)	Pracovní slitina titanu nabízející dobrou rovnováhu mezi pevností, hmotností a odolností proti korozi	Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti Vynikající biokompatibilita	Formy pro letecké a lékařské aplikace Lisovnice pro tváření titanových součástí
Kobalt-chrom (CoCr)	Biokompatibilní slitina známá pro svou vysokou pevnost, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi	Vynikající odolnost proti opotřebení a biokompatibilita Vysoká pevnost a tvrdost	Formy pro lékařské implantáty a protetiku Lisovnice pro aplikace opotřebení vyžadující vysokou odolnost
Karbid wolframu	Extrémně tvrdý a otěruvzdorný materiál často používaný v kompozitních prášcích	Výjimečná tvrdost a odolnost proti opotřebení Dobrá tepelná vodivost	Vložky pro formy a lisovnice vyžadující výjimečnou odolnost proti opotřebení Formy pro zpracování abrazivních materiálů

Beyond Common Alloys: Exploring the Potential of DED

Krása DED spočívá v jeho všestrannosti. Zatímco výše uvedené kovové prášky představují některé z nejpoužívanějších možností, DED je kompatibilní se širokou škálou dalších materiálů. To otevírá dveře vzrušujícím možnostem ve výrobě forem a nástrojů. Zde je několik pohledů do budoucnosti:

• Funkčně gradientní materiály (FGM): DED umožňuje vytvářet formy a nástroje s různými vlastnostmi v celé jejich struktuře. Představte si formu se silnou ocelovou základnou pro strukturální integritu a otěruvzdorným povlakem z karbidu wolframu na místech, kde dochází k vysokému tření. FGMs vytvořené pomocí DED mohou optimalizovat výkon formy a prodloužit životnost.
• Exotic Alloys: DED se neomezuje na běžně dostupné kovy. Dokáže zpracovávat náročnější materiály, jako je Inconel 718, superslitina známá svou výjimečnou pevností při vysokých teplotách. To otevírá dveře formám používaným v extrémních prostředích, jako jsou ta, která se vyskytují v leteckých aplikacích.
• Kompozity s kovovou matricí (MMC): Představte si materiál formy, který kombinuje pevnost kovu s lehkými vlastnostmi keramiky. DED umožňuje vytvářet MMCs ko-depozicí kovových prášků s keramickými výztuhami. To dláždí cestu formám s výjimečným poměrem pevnosti k hmotnosti, ideálním pro aplikace v dopravním průmyslu.

DED vs. tradiční metody

Zatímco DED nabízí řadu výhod, je důležité uznat, že tradiční metody si v určitých scénářích stále zachovávají své místo. Zde je tabulka porovnávající DED a tradiční metody, které vám pomohou rozhodnout, který přístup by mohl být nejlepší pro vaše specifické potřeby:

Faktor	DED	Tradiční metody (obrábění)
Složitost návrhu	Vynikající pro složité geometrie	Omezeno na jednodušší tvary
Doba realizace	Rychlejší doba vyřízení	Může být časově náročné pro složité návrhy
Materiálový odpad	Minimální odpad materiálu	Významné odebírání materiálu prostřednictvím subtraktivních procesů
Lokální výroba	Umožňuje lokální výrobu forem a nástrojů	V některých případech se spoléhá na externí dodavatele
Počáteční náklady	Vyšší počáteční náklady na stroje DED	Nižší počáteční investice do strojů
Dlouhodobé náklady	Může být nákladově efektivní díky sníženému plýtvání materiálem a zefektivněnému procesu	Může být nákladově efektivní pro vysokosériovou výrobu
Vhodnost	Ideální pro složité, malosériové formy a prototypy	Dobře se hodí pro vysokosériovou výrobu jednodušších forem

FAQ

Zde je několik často kladených otázek týkajících se DED a jeho použití při výrobě forem a nástrojů, zodpovězených jasným a stručným formátem:

Otázka	Odpovědět
Jaké jsou úvahy o povrchové úpravě pro formy DED?	Formy vyrobené pomocí DED mohou vyžadovat techniky následného zpracování, jako je leštění nebo obrábění, aby se dosáhlo požadované povrchové úpravy pro optimální kvalitu dílů.
Lze DED použít k opravě poškozených forem a nástrojů?	Rozhodně! Aditivní povaha DED je ideální pro opravu lokalizovaných oblastí poškození na formách a nástrojích, prodlužuje jejich životnost a snižuje náklady na výměnu.
Jak se DED srovnává s jinými technologiemi aditivní výroby pro výrobu forem a nástrojů?	Zatímco technologie jako selektivní laserové slinování (SLS) získávají na popularitě, DED nabízí výhody, pokud jde o výrobu kovových forem s vynikající pevností a výkonem při vysokých teplotách.
Jaké jsou environmentální výhody používání DED pro výrobu forem a nástrojů?	DED minimalizuje plýtvání materiálem ve srovnání s tradičními metodami obrábění, což přispívá k udržitelnějšímu výrobnímu procesu.

znát více procesů 3D tisku