Аддитивные технологии позволяют оптимизировать изготовление литейной оснастки и процесс литья за счет использования конформного охлаждения. Речь идет о печати формообразующих элементов пресс‑форм для литья термопластов и металлов под давлением по технологии селективного лазерного плавления (SLM).
Создание внутренних каналов любой сложности в пресс-формах и конечных деталях – одна из превосходных возможностей топологической оптимизации и аддитивного производства. Каналы охлаждения могут быть интегрированы близко к поверхности изделия, что приводит к оптимизации потока тепла, уменьшая риск деформации и улучшая качество деталей.
Благодаря инновационной системе в элементах пресс-формы сокращается время охлаждения детали и весь цикл литья (по сравнению с традиционной механической обработкой). Посмотрим, что может дать этот инновационный подход предприятиям различных отраслей.
Вы читаете сокращенную версию статьи. Полностью материал доступен в нашем блоге
Преимущества нового подхода
- Повышение производительности: оптимизированные благодаря SLM‑печати пресс-формы с каналами конформного охлаждения позволяют сократить длительность цикла, что дает промышленным предприятиям возможность эффективно масштабировать производство.
- Повышение качества: за счет равномерноcти конформного охлаждения дефекты конечных изделий сводится к минимуму, гарантируя высокое качество, точные размеры и безупречное качество поверхности.
- Экологическая рациональность: принцип действия аддитивных технологий предполагает минимум отходов материалов, благодаря чему вы сможете привести производственную практику в соответствие с принципами устойчивого развития и снизить воздействие на окружающую среду.
SLM‑печать и конформное охлаждение в действии
Фармацевтическая упаковка
С внедрением инноваций в медицинской промышленности требования к упаковочным материалам становятся все более строгими в плане обеспечения безопасности, гигиены и эффективности продукции. Одновременно на рынке растет спрос на более продвинутые упаковочные процессы, что заставляет производителей фармацевтической упаковки искать более действенные решения при сохранении качества.
Известная медицинская компания столкнулась с проблемами при использовании традиционных пресс-форм с системой каналов водяного охлаждения, а именно с деформацией изделий и несоответствием размеров, вызванным ограничениями в конструкции стержня пресс-формы. Результат – неэффективное охлаждение ободка крышки и накопление тепла во время непрерывного производства. Все это создавало препятствия для успешной оценки качества продукции в условиях жесткой конкуренции.
Задача оптимизации системы охлаждения была поручена компании HBD. Инженеры, занятые в проекте, выполнили топологическую оптимизацию и 3D‑печать вставок в пресс-формы, используемые при производстве крышек для медицинских флаконов.
По сравнению с традиционной конструкцией водяного охлаждения, каналы конформного охлаждения обладают значительными преимуществами: они позволяют охлаждать пресс-форму более равномерно, что в итоге приводит к сокращению производственных циклов и повышению эффективности. Кроме того, технология 3D‑печати металлами предполагает гибкое проектирование и изготовление каналов со сложной геометрией, обеспечивая оптимальный контакт охлаждающей среды с поверхностью формы.
После внедрения новых вставок для пресс-форм время охлаждения уменьшилось с 12 до 10 секунд, а циклы литья сократились с 29 до 23 секунд. Таким образом ежедневный выпуск кондиционной продукции увеличился с 19 862 до 25 043 единиц.
Корпус воздушного фильтра автомобиля
Из‑за особой формы вставок в пресс-форму для литья под давлением требуется длительный цикл охлаждения, а высокая температура вставок приводит к окислению и сокращению срока их службы, а также к дефектам поверхности и сильной деформации.
Для сокращения времени охлаждения были спроектированы оптимизированные каналы, и вставки были напечатаны из порошка 18Ni300.
В результате оптимизации температура вставок снижена со 120 °C до 50 °C, цикл охлаждения сокращен со 120 до 45 секунд, решена проблема деформации. В итоге эффективность производства оснастки для корпусов воздушного фильтра автомобиля повысилась в 2,5 раза.
Итоги: кратко
SLM-технология – перспективное решение для создания сложных пресс-форм с каналами конформного охлаждения. По сравнению с традиционными методами изготовления форм, аддитивная технология обеспечивает следующие преимущества:
- возможность реализовать геометрию любой сложности;
- у пресс-форм выше эффективность охлаждения и больше площадь теплоотдачи;
- равномерное распределение температур, позволяющее избежать различных дефектов;
- значительное сокращение цикла изготовления форм и экономия расходов.
Приведенные примеры успешного внедрения подтверждают огромный потенциал селективного лазерного плавления для производства пресс-форм. Объединение возможностей 3D‑печати металлами и проектирования сложных каналов конформного охлаждения открывает новые пути для более эффективного и устойчивого промышленного производства на основе инновационных решений.
Еще больше примеров – в полном варианте статьи
Свяжитесь с командой профессионалов iQB Technologies! Вместе с вами мы исследуем возможности 3D‑технологий для оптимизации производства в вашей компании и предложим оптимальные решения