Velo3D 白皮書：金屬 3D 打印如何改變模具制造業(yè)

導讀：隨著增材制造 (AM) 從小批量轉(zhuǎn)向規(guī)模化，關(guān)于增材制造應用于大規(guī)模生產(chǎn)的猜測越來越多。考慮到金屬增材制造在簡化重工業(yè)復雜部件制造流程上的潛力，這一點更應該受到重視。雖然一些現(xiàn)有金屬增材制造系統(tǒng)的性能仍然分散，使得標準化變得困難，但在過去幾年中，有關(guān)增材制造金屬材料方面的標準制定顯著增加。

2023年5月31日，南極熊獲悉，致力于推動增材制造商業(yè)化的公司Velo3D最近發(fā)布了一份白皮書，闡述了增材制造可以對汽車工具行業(yè)產(chǎn)生真正的影響，即間接進入大規(guī)模生產(chǎn)市場。

白皮書下載鏈接：https://velo3d.com/white_papers/how-additive-manufacturing-is-transforming-tooling/?&utm_source=3dprint.com&utm_medium=blog&utm_campaign=ref-2023-04-01-tooling_and_automotive-abm。

Velo3D 所發(fā)布白皮書的重點在于壓鑄嵌件行業(yè)，這是一個特別適合金屬增材制造的領(lǐng)域。白皮書中概述了 Velo3D 的全集成金屬增材制造解決方案，具體闡述了如何優(yōu)化以應對打印金屬壓鑄嵌件的挑戰(zhàn)。例如：通過金屬增材制造與傳統(tǒng)制造方法相協(xié)調(diào)，來優(yōu)化汽車大規(guī)模生產(chǎn)中的壓鑄工藝。

△Velo3D藍寶石 XC 打印機

這份題為“增材制造如何改變工具”的白皮書中提及了“用增材制造支持傳統(tǒng)制造”的中心主題。3D 打印越來越多地用于此目的，尤其是在航空航天、能源和汽車等領(lǐng)域。通過使用增材制造生產(chǎn)工具組件，制造業(yè)務既可以加速終端零件的輸出，又可以實現(xiàn)傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的設(shè)計和性能特征。

壓鑄工藝涉及將熔融金屬倒入兩個緊扣的模具中，等待金屬完全冷卻后脫模。當零件冷卻凝固后，拔開銷釘取出成品。其中，金屬完全冷卻是整個過程的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)所需的速度，壓鑄嵌件被廣泛使用。冷卻通道是壓鑄嵌件結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一部分，通過冷卻劑注入其中，來加速金屬液冷卻和凝固。

由于金屬只能在零件的每個部分都固化后才能取出，因此最后冷卻的部分會延遲整個操作。據(jù)Velo3D 稱，等待壓鑄嵌件冷卻約占壓鑄零件制造時間的 70%。那么，這顯然是加速生產(chǎn)過程需要瞄準的階段，這一階段的收益會對總體成本產(chǎn)生影響，這就解釋了為什么冷卻通道的優(yōu)化如此重要。

△分配器具有隨形冷卻通道，可接觸到熱表面以加快冷卻速度

然而，對于傳統(tǒng)制造方法在這方面可以做多少有一個硬性限制。傳統(tǒng)的冷卻通道通常以 90 度交叉的直線鉆入模具。這限制了輸送冷卻液的幾何結(jié)構(gòu)，并容易在交叉點處產(chǎn)生裂紋萌生點。

金屬增材制造解決了兩個問題：冷卻通道可以打印在壓鑄嵌件的結(jié)構(gòu)中，然后可以將其添加到更大的模具修補區(qū)域，冷卻時間長，可以將冷卻劑帶到模具內(nèi)的每一個部分。冷卻通道可以被設(shè)計成與零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全貼合，從而將冷卻劑充分帶到零件的每一個區(qū)域。這些被稱為保形冷卻通道，是增材制造應用于終端零件領(lǐng)域的重大成功案例之一。與此同時，并非每個金屬增材制造平臺都能勝任這項任務。由Velo3D公司開發(fā)的集成專有軟件平臺支持的 Sapphire XC打印系統(tǒng)正是適合完成這項工作的機器。