用3D打印制造模具有許多優(yōu)點:
1)模具生產(chǎn)周期縮短
2)制造成本降低
3)模具設計的改進為終端產(chǎn)品增加了更多的功能性
4)優(yōu)化工具更符合人體工學和提升最低性能
5)定制模具幫助實現(xiàn)最終產(chǎn)品的定制化
更短的生產(chǎn)周期、制造更為復雜的幾何形狀,以及降低最終制造成本的能力,使得企業(yè)能夠制造大量的個性化工具來支持定制部件的制造。3D打印模具非常利于定制化生產(chǎn),比如醫(yī)療設備和醫(yī)療行業(yè)。它能夠為外科醫(yī)生提供3D打印的個性化器械,如外科手術導板和工具,使他們能夠改善手術效果,減少手術時間。
3d打印中5種金屬3D打印技術原理,隨著科技發(fā)展及推廣應用的需求,利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發(fā)展方向。目前可用于直接制造金屬功能零件的主要金屬3D打印工藝有:包括選擇性激光燒結(jié)技術、直接金屬粉末激光燒結(jié)、選擇性激光熔化技術、激光近凈成形技術和電子束選擇性熔化技術等。
一、選擇性激光燒結(jié)(SLS)
選擇性激光燒結(jié),顧名思義,所采用的冶金機制為液相燒結(jié)機制,成形過程中粉體材料發(fā)生部分熔化,粉體顆粒保留其固相核心,并通過后續(xù)的固相顆粒重排、液相凝固粘接實現(xiàn)粉體致密化。
二、選擇性激光熔化(SLM)
SLM技術是在SLS基礎上發(fā)展起來的,二者的基本原理類似。SLM技術需要使金屬粉末完全熔化,直接成型金屬件,因此需要高功率密度激光器激光束開始掃描前,水平鋪粉輥先把金屬粉末平鋪到加工室的基板上,然后激光束將按當前層的輪廓信息選擇性地熔化基板上的粉末,加工出當前層的輪廓,然后可升降系統(tǒng)下降一個圖層厚度的距離,滾動鋪粉輥再在已加工好的當前層上鋪金屬粉末,設備調(diào)入下一圖層進行加工,如此層層加工,直到整個零件加工完畢。整個加工過程在抽真空或通有氣體保護的加工室中進行,以避免金屬在高溫下與其他氣體發(fā)生反應。
三、電子束選擇性熔化(EBSM)原理
類似激光選擇性燒結(jié)和激光選擇性熔化工藝,電子束選擇性熔化技術(EBSM)是一種采用高能高速的電子束選擇性地轟擊金屬粉末,從而使得粉末材料熔化成形的快速制造技術。EBSM技術的工藝過程為:先在鋪粉平面上鋪展一層粉末;然后,電子束在計算機的控制下按照截面輪廓的信息進行有選擇的熔化,金屬粉末在電子束的轟擊下被熔化在一起,并與下面已成形的部分粘接,層層堆積,直至整個零件全部熔化完成;最后,去除多余的粉末便得到所需的三維產(chǎn)品。上位機的實時掃描信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換及功率放大后傳遞給偏轉(zhuǎn)線圈,電子束在對應的偏轉(zhuǎn)電壓產(chǎn)生的磁場作用下偏轉(zhuǎn),達到選擇性熔化。經(jīng)過十幾年的研究發(fā)現(xiàn)對于一些工藝參數(shù)如電子束電流、聚焦電流、作用時間、粉末厚度、加速電壓、掃描方式進行正交實驗。作用時間對成型影響最大。
四、激光熔覆式成型技術(LMD)
激光熔化沉積(Laser Metal Deposition,LMD)于上世紀90年代由美國Sandia國家實驗室首次提出,隨后在全世界很多地方相繼發(fā)展起來,由于許多大學和機構(gòu)是分別獨立進行研究的,因此這一技術的名稱繁多,雖然名字不盡相同,但是他們的原理基本相同,成型過程中,通過噴嘴將粉末聚集到工作平面上,同時激光束也聚集到該點,將粉光作用點重合,通過工作臺或噴嘴移動,獲得堆積的熔覆實體。
五、直接金屬粉末激光燒結(jié)(DMLS)
SLS制造金屬零部件,通常有兩種方法,其一為間接法,即聚合物覆膜金屬粉末的SLS;其二為直接法,即直接金屬粉末激光燒結(jié)(DirectMetalLaserSintering, DMLS)。自從1991年金屬粉末直接激光燒結(jié)研究在Leuvne的Chatofci大學開展以來,利用SLS工藝直接燒結(jié)金屬粉末成形三維零部件是快速原型制造的最終目標之一。與間接SLS技術相比,DMLS工藝最主要的優(yōu)點是取消了昂貴且費時的預處理和后處理工藝步驟。

目前的快速成形技術可以通過消除或節(jié)省模具開發(fā)時間來加快鑄件的開發(fā)。只適用于多品種、小批量鑄件的開發(fā)和鑄造工藝的快速定型。它無法與傳統(tǒng)鑄造業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)模式相競爭。從目前的技術現(xiàn)狀和應用實例來看,各種3D打印技術在模具開發(fā)中各有優(yōu)缺點。選擇性激光燒結(jié)覆膜砂工藝設備價格合理,所獲得的覆膜砂鑄造模具可廣泛應用于鑄鋼、鑄鐵和有色合金鑄造領域,但生產(chǎn)效率低。激光立體凝固技術得到的鑄型在強度和使用壽命上均不能與傳統(tǒng)金屬材料相媲美。樹脂微滴注射技術在覆膜砂模具熱成形工藝中的應用受到模具競爭和高溫性能差的限制。雖然樹脂微滴注射技術的效率較高,但核心器件陣列噴嘴壽命短,更換成本高,僅適用于呋喃樹脂砂為原料。因此很難滿足高質(zhì)量鑄件的生產(chǎn)要求。

3D打印機的使用越來越廣泛,3D打印機所用材料的選擇也至關重要。首先,在材料的選擇中,可以仔細觀察耗材是否有色差,如果耗材透明,請仔細觀察材質(zhì)顏色是否均勻;一般情況下,顏色不均勻,表示耗材在生產(chǎn)中部分發(fā)生了變化;觀察導線是否有黑色或其他顏色點等。
三維打印材料的準確性和手感測試的準確性。拔下1-2米長的耗材,用拇指和食指輕輕夾緊耗材,然后緩慢拉動耗材。如果消耗品厚度不均勻或表面不光滑,則手感容易察覺。數(shù)字顯示游標卡尺可用于測量被測材料是否在受控公差范圍內(nèi),例如,測量長度為1-2米,測試線直徑的公差是均勻的;在每個測試點上,測量3-4圈的范圍為旋轉(zhuǎn)一周,主要測量導線的“圓”,即:控制導線直徑為有效。
后,針對3D打印材料的質(zhì)量問題,觀察打印線在承印物上的均勻性,一般的3D打印機必須在承印物開始打印時,觀察噴頭在承印物上的均勻性,如果承印物更均勻,精度就更高。mables被控制在這個范圍內(nèi)。觀察耗材內(nèi)部結(jié)構(gòu)印刷是否均勻,有無氣泡或斑點等..通過以上的觀察方法,對材料進行識別,使您能夠方便快捷地選擇出質(zhì)量好的3d打印材料。
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