Fördelar med att använda DED för tillverkning av formar och verktyg

Föreställ dig en värld där komplexa formar och verktyg kan byggas med nästan oöverträffad designfrihet, kortare ledtider och minimerat materialspill. Det här är inte science fiction, utan den verklighet som Directed Energy Deposition (DED), en revolutionerande teknik för additiv tillverkning (AM) som är redo att förändra tillverkningslandskapet.

DED, även känt som Laser Metal Deposition (LMD) eller Cold Metal Transfer (CMT), fungerar genom att metallpulver smälts lager för lager med hjälp av en kraftfull energikälla, t.ex. en laser- eller elektronstråle. Detta gör det möjligt att skapa intrikata geometrier som skulle vara omöjliga eller mycket utmanande med traditionella subtraktiva tillverkningsmetoder som maskinbearbetning.

Men vad är det som gör DED särskilt fördelaktigt för form- och verktygstillverkning? Låt oss titta närmare på de viktigaste fördelarna som gör DED till en "game-changer" för den här industrin.

DED kan tillverka formar med komplexa former och egenskaper

Traditionell maskinbearbetning innebär ofta omfattande subtraktiva processer, där material skärs bort från ett massivt block för att uppnå önskad form. Detta tillvägagångssätt begränsar i sig komplexiteten i de geometrier som kan åstadkommas. DED, å andra sidan, trivs med intrikata konstruktioner. Med DED kan invändiga kanaler, underskärningar och andra komplexa funktioner skrivas ut direkt, vilket eliminerar behovet av komplicerade bearbetningsoperationer.

Tänk på det som att bygga en legomodell jämfört med att skulptera en detaljerad staty. Traditionell maskinbearbetning är som skulptören, som noggrant avlägsnar material för att avslöja den slutliga formen. DED fungerar som en legobyggare som exakt lägger till varje block för att skapa den önskade strukturen. Detta öppnar dörrar för innovativa formkonstruktioner som tidigare var otänkbara, vilket leder till framsteg inom produktfunktionalitet och prestanda.

DED kan tillverka formar snabbare än traditionella metoder

Tid är pengar, särskilt i den snabba tillverkningsvärlden. Traditionellt skapande av formar och verktyg kan vara en långdragen process som omfattar designupprepningar, bearbetningssteg och potentiell omarbetning. DED effektiviserar denna process avsevärt. Designändringar kan enkelt införlivas i den digitala modellen, och den additiva karaktären hos DED möjliggör snabbare byggtider jämfört med subtraktiv bearbetning.

Tänk dig att du behövde en form för en ny produktdesign redan igår. Med DED kan handläggningstiden minskas drastiskt jämfört med traditionella metoder. Detta innebär snabbare produktlanseringar, kortare tid till marknaden och en konkurrensfördel för tillverkarna.

DED kan tillverka formar

Globala leveranskedjor har sina fördelar, men de medför också potentiella risker och förseningar. DED gör det möjligt för tillverkare att tillverka formar och verktyg lokalt, närmare sina produktionsanläggningar. Detta minskar beroendet av externa leverantörer, minimerar transportkostnaderna och förbättrar den övergripande produktionskontrollen.

Dessutom kan DED erbjuda kostnadsbesparingar jämfört med traditionella metoder. Även om DED-maskinerna i sig kan ha en högre initialkostnad, kan det minskade materialspillet, den strömlinjeformade processen och potentialen för lokal produktion leda till betydande kostnadsminskningar på lång sikt.

Metallpulver för DED

Framgången för DED beror på kvaliteten och egenskaperna hos de metallpulver som används. Här’r en titt på några av de vanligaste metallpulvren som används vid tillverkning av DED-gjutformar och -verktyg, tillsammans med deras viktigaste egenskaper:

Metallpulver	Beskrivning	Fastigheter	Tillämpningar inom formar och verktyg
Rostfritt stål 316L	Ett mångsidigt austenitiskt rostfritt stål som är känt för sin utmärkta korrosionsbeständighet	– God hållfasthet och duktilitet – Hög svetsbarhet	– Allmänna formverktyg för formsprutning av plast – Formverktyg för livsmedel och medicinska tillämpningar
Verktygsstål H13	Ett höglegerat, varmbearbetat verktygsstål med utmärkt slitstyrka	– Hög hårdhet och varmhållfasthet – God seghet	– Gjutformar för varmstansning och formblåsning – Verktyg för smide och formning
Inconel 625	En superlegering som är känd för sin exceptionella hållfasthet vid höga temperaturer och korrosionsbeständighet	– Utmärkt motståndskraft mot oxidation och krypning – Hög hållfasthet vid förhöjda temperaturer	– Gjutformar för gjutning av högtemperaturlegeringar – Formar för varmsmide
Maråldrat stål	En familj av höghållfasta, låglegerade stål som är kända för sin exceptionella dimensionsstabilitet efter värmebehandling	– Högt förhållande mellan styrka och vikt – Utmärkt dimensionsstabilitet	– Gjutformar för precisionsgjutning – Formverktyg för formning som kräver snäva toleranser
Aluminium (AlSi10Mg)	En kisel-magnesiumlegering som ger en bra balans mellan styrka, duktilitet och gjutbarhet	– Låg vikt och god värmeledningsförmåga – Utmärkt maskinbearbetning	– Prototypformar och formar för lågvolymsproduktion – Formar för applikationer som kräver viktreduktion
Nickel	Ett rent nickelpulver som ger god korrosionsbeständighet och elektrisk ledningsförmåga	– Hög duktilitet och goda lödningsegenskaper – Utmärkt elektrisk ledningsförmåga	– Gjutformar för elektroplätering – Elektroder för olika tillverkningsprocesser
Koppar	Ett rent kopparpulver som är känt för sin utmärkta värmeledningsförmåga och elektriska ledningsförmåga	– Hög elektrisk ledningsförmåga och god värmeledningsförmåga	–
Titan (Ti-6Al-4V)	En titanlegering som ger en bra balans mellan styrka, vikt och korrosionsbeständighet	Högt förhållande mellan styrka och vikt Utmärkt biokompatibilitet	Gjutformar för flyg- och rymdindustrin samt medicinska tillämpningar Verktyg för formning av komponenter av titan
Kobolt Krom (CoCr)	En biokompatibel legering som är känd för sin höga hållfasthet, slitstyrka och korrosionsbeständighet	Utmärkt slitstyrka och biokompatibilitet Hög hållfasthet och hårdhet	Gjutformar för medicinska implantat och proteser Verktyg för slitapplikationer som kräver hög hållbarhet
Volframkarbid	Ett extremt hårt och slitstarkt material som ofta används i kompositpulver	Exceptionell hårdhet och slitstyrka God värmeledningsförmåga	Skär för formar och matriser som kräver exceptionell slitstyrka Gjutformar för bearbetning av abrasiva material

Bortom vanliga legeringar: Utforska potentialen hos DED

Det fina med DED är att det är så mångsidigt. Medan ovanstående metallpulver representerar några av de mest använda alternativen, är DED kompatibelt med en mängd andra material. Detta öppnar dörrar för spännande möjligheter inom form- och verktygstillverkning. Här är några glimtar in i framtiden:

Funktionellt graderade material (FGM): DED gör det möjligt att skapa formar och verktyg med varierande egenskaper i hela strukturen. Föreställ dig en form med en stark stålbas för strukturell integritet och en slitstark beläggning av volframkarbid på de områden som utsätts för hög friktion. FGM som skapas med DED kan optimera formens prestanda och förlänga dess livslängd.
Exotiska legeringar: DED är&#8217inte begränsad till vanliga metaller. Den kan hantera mer utmanande material som Inconel 718, en superlegering som är känd för sin exceptionella hållfasthet vid höga temperaturer. Detta öppnar dörrar för formar som används i extrema miljöer, t.ex. inom flyg- och rymdindustrin.
Metallmatriskompositer (MMC): Föreställ dig ett formmaterial som kombinerar metallens styrka med keramikens lätta egenskaper. Med DED kan MMC skapas genom att metallpulver deponeras tillsammans med keramiska förstärkningar. Detta banar väg för formar med exceptionella styrke-/viktförhållanden, idealiska för tillämpningar inom transportindustrin.

DED jämfört med traditionella metoder

Även om DED erbjuder många fördelar är det viktigt att erkänna att traditionella metoder fortfarande har sin plats i vissa scenarier. Här’är en tabell som jämför DED och traditionella metoder för att hjälpa dig att avgöra vilken metod som passar bäst för dina specifika behov:

Faktor	DED	Traditionella metoder (maskinbearbetning)
Designens komplexitet	Utmärkt för komplexa geometrier	Begränsad till enklare former
Ledtid	Snabbare handläggningstider	Kan vara tidskrävande för komplicerade mönster
Material Avfall	Minimalt materialspill	Betydande materialavverkning genom subtraktiva processer
Lokal produktion	Möjliggör lokal tillverkning av formar och verktyg	Förlitar sig på externa leverantörer i vissa fall
Kostnad i förskott	Högre initialkostnad för DED-maskiner	Lägre initial investering för maskiner
Långsiktig kostnad	Kan vara kostnadseffektivt tack vare minskat materialspill och rationaliserad process	Kan vara kostnadseffektivt för produktion av stora volymer
Lämplighet	Idealisk för komplexa formar och prototyper i låga volymer	Lämpar sig väl för högvolymsproduktion av enklare formar

VANLIGA FRÅGOR

Här följer några vanliga frågor om DED och dess tillämpning inom form- och verktygstillverkning, besvarade på ett tydligt och kortfattat sätt:

Fråga	Svar
Vad ska man tänka på när det gäller ytfinishen för DED-gjutformar?	DED-tillverkade formar kan kräva efterbearbetningstekniker som polering eller maskinbearbetning för att uppnå önskad ytfinish för optimal detaljkvalitet.
Kan DED användas för att reparera skadade formar och verktyg?	Absolut! DED&#8217:s additiva egenskaper gör den idealisk för reparation av lokala skador på formar och verktyg, vilket förlänger deras livslängd och minskar ersättningskostnaderna.
Hur står sig DED i jämförelse med andra additiva tillverkningstekniker för form- och verktygstillverkning?	Tekniker som selektiv lasersintring (SLS) blir allt vanligare, men DED erbjuder fördelar när det gäller att tillverka metallformar med överlägsen styrka och hög temperaturprestanda.
Vilka är miljöfördelarna med att använda DED för tillverkning av formar och verktyg?	DED minimerar materialspillet jämfört med traditionella bearbetningsmetoder, vilket bidrar till en mer hållbar tillverkningsprocess.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser