मेटल 3डी प्रिंटिंग के लिए मोल्ड कूलिंग सिस्टम का अनुकूलन उपयुक्त क्यों है?

उदाहरण के लिए, मानक शीतलन प्रणालियों के साथ डिज़ाइन की समस्या: "सीधी ड्रिलिंग" से "थर्मल असंतुलन" की ओर जाना।
कूलिंग मोल्ड्स का क्लासिक तरीका मशीन टूल्स की क्रॉस ड्रिलिंग तकनीक का उपयोग करता है, और कूलिंग वॉटर सर्किट आमतौर पर एक सीधी या टूटी हुई रेखा होती है। इस डिज़ाइन में तीन मुख्य समस्याएँ हैं:
सीधी नहर मोल्ड गुहा की जटिल घुमावदार सतह में फिट नहीं होती है, जिससे शीतलन दूरी असमान हो जाती है। उदाहरण के लिए, जब एक कार बम्पर मोल्ड एक विशिष्ट नहर का उपयोग करता है, तो कोर की सतह पर तापमान का अंतर 45 डिग्री से अधिक हो जाता है, स्थानीय शीतलन समय 30% तक बढ़ जाता है, और उत्पाद वारपेज दर 8% तक बढ़ जाती है।
थर्मल तनाव की एकाग्रता: मोल्ड कोर असमान रूप से ठंडा हो जाता है, जिससे तापमान में अंतर होता है जो थर्मल थकान दरारों में योगदान देता है। 2000 के लगातार निर्माण के बाद, एक निश्चित डाई कास्टिंग मोल्ड ने अपना मूल तोड़ दिया क्योंकि यह एक स्थान पर बहुत गर्म हो गया था। रखरखाव की लागत साँचे की कुल कीमत का 35% थी।
बहुत सारी बर्बाद सामग्री: पारंपरिक शिल्पकला में, जलमार्गों के प्रसंस्करण के लिए अलग से क्षेत्र निर्धारित करने की आवश्यकता होती है, और सांचों को एक साथ रखने से पहले उन्हें अलग से बनाने की आवश्यकता होती है। जब विमान के इंजन ब्लेड के लिए दिया गया सांचा पारंपरिक तकनीक का उपयोग करता है, तो सामग्री काटने की दर 72% तक बढ़ जाती है। यदि असेंबली में गलतियाँ होती हैं, तो कूलिंग वॉटर सर्किट के अवरुद्ध होने की संभावना 20% तक बढ़ जाती है।
2, मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक ने एक बड़ा कदम आगे बढ़ाया है: "निष्क्रिय अनुकूलन" से "सक्रिय डिज़ाइन" तक
धातु 3डी प्रिंटिंग में परत दर परत पिघलने और स्टैकिंग प्रक्रियाएं पारंपरिक शीतलन प्रणालियों के डिजाइन के तरीके को पूरी तरह से बदल देती हैं। इसके मुख्य लाभ निम्नलिखित प्रकार से दर्शाए गए हैं:
1. एक लचीला ठंडा पानी सर्किट जो आपको तापमान क्षेत्र को बहुत सटीक रूप से समायोजित करने देता है
मेटल 3डी प्रिंटिंग एक कंफर्मल कूलिंग वॉटर सर्किट बना सकती है जो मोल्ड कैविटी के आकार में पूरी तरह से फिट बैठता है। बास्टेक द्वारा औद्योगिक संयोजन के लिए बनाई गई शंक्वाकार सर्पिल अनुरूप नहर को सिमाट्रॉन सॉफ्टवेयर के साथ बेहतर बनाया गया है। जलमार्ग का सतह क्षेत्र 24.2 वर्ग इंच से बढ़ाकर 52.2 वर्ग इंच कर दिया गया है, और शीतलन दक्षता 116% बढ़ गई है। वास्तविक परीक्षण परिणामों से पता चलता है कि मोल्ड का ठंडा होने का समय 10.5 सेकंड से घटकर 7.5 सेकंड हो गया है, चक्र का समय 14% कम हो गया है, और उत्पाद के लिए स्क्रैप दर 5.2% से घटकर 0.8% हो गई है।
2. टोपोलॉजी अनुकूलन संरचना: "भौतिक शक्ति" के बीच संघर्ष को हल करना
यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे मजबूत हैं, पारंपरिक सांचों को पर्याप्त संरचनाओं की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, मेटल 3डी प्रिंटिंग, टोपोलॉजी अनुकूलन का उपयोग करके हल्की आंतरिक संरचनाएं बना सकती है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी बॉक्स के लिए एक नए सांचे में एक जाली संरचना होती है जो समान ताकत बनाए रखते हुए वजन को 42% तक कम कर देती है। यह ठंडा पानी सर्किट के लिए 60% अधिक जगह जोड़ता है और इंजेक्शन मोल्डिंग चक्र को 25% तक छोटा कर देता है।
3. मल्टी-मटेरियल कम्पोजिट प्रिंटिंग: "फंक्शनल ग्रेडिएंट कूलिंग" को संभव बनाना
उन्नत धातु 3डी प्रिंटिंग मशीनें विभिन्न सामग्रियों को एक ग्रेडिएंट में जमा कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक विमान इंजन टरबाइन ब्लेड के लिए एक सांचा "उच्च तापीय चालकता तांबा मिश्र धातु सतह + उच्च - शक्ति टाइटेनियम मिश्र धातु कोर" की एक समग्र संरचना का उपयोग करता है। इससे मोल्ड की सतह का तापमान 30% अधिक समान हो जाता है और यह पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में 2.3 गुना अधिक समय तक चलता है।
3, लागत-लाभ विश्लेषण: "उच्च इकाई मूल्य" से "पूर्ण जीवनचक्र लाभ" तक
भले ही धातु 3डी प्रिंटिंग उपकरण और सामग्रियां महंगी हैं, संपूर्ण जीवनचक्र लागत लाभ उन स्थितियों में काफी है जब आपको कम संख्या में उच्च-मूल्यवर्धित आइटम्स बनाने की आवश्यकता होती है:
1. सामग्री की लागत: "70% अपशिष्ट" से "95% उपयोग" तक
एक सांचे को बनाने में आमतौर पर 60% से 75% सामग्री लगती है, जबकि धातु 3डी प्रिंटिंग में 95% से अधिक सामग्री का उपयोग होता है। उदाहरण के लिए, पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके मेडिकल इम्प्लांट के लिए एक सांचा बनाने के लिए 12 किलोग्राम टाइटेनियम मिश्र धातु के रिक्त स्थान की आवश्यकता होती है, जबकि 3डी प्रिंटिंग के लिए केवल 1.8 किलोग्राम पाउडर की आवश्यकता होती है, जिससे सामग्री पर 85% की बचत होती है।
2. प्रसंस्करण की लागत: "बहु-प्रक्रिया सहयोग" से "एकल उपकरण एकीकरण" तक।
पारंपरिक सांचे को बनाने में 12 चरण लगते हैं, जैसे सीएनसी मिलिंग, इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग और वायर कटिंग। पूरी प्रक्रिया में 4-6 सप्ताह तक का समय लग सकता है। एक एकल मशीन सीधे धातु को 3डी प्रिंट कर सकती है, और थोड़ी सी सटीक मशीनिंग के साथ, यह Ra0.8 μm की सतह खुरदरापन प्राप्त कर सकती है। बास्टेक के वास्तविक परीक्षणों से पता चलता है कि 3डी मुद्रित सांचों को पारंपरिक तरीकों की तुलना में प्रोग्राम करने और उत्पादन करने में 80% कम समय लगता है, और एक टुकड़े को संसाधित करने की लागत 40% कम है।
3. छिपी हुई लागत: "डिज़ाइन समझौता" से "रैपिड इटरेशन" तक
एक पारंपरिक सांचे को खोलने में बहुत अधिक लागत आती है, और यदि आप डिज़ाइन बदलना चाहते हैं, तो आपको एक नया सांचा बनाना होगा, जिसकी लागत मूल लागत का 30% से 50% है। मेटल 3डी प्रिंटिंग से कंप्यूटर मॉडल को तुरंत वास्तविक सांचों में बदलना आसान हो जाता है। 3डी प्रिंटिंग के माध्यम से, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स व्यवसाय ने किसी उत्पाद में बदलाव करने में लगने वाले समय को तीन महीने से घटाकर दो सप्ताह कर दिया है। इससे उन्हें परीक्षण और त्रुटि व्यय पर 6 मिलियन युआन की बचत करते हुए बाजार के अवसरों का लाभ उठाने की सुविधा मिलती है।
4. औद्योगिक पारिस्थितिक पुनर्निर्माण: "तकनीकी प्रतिस्थापन" से "प्रतिमान उन्नयन" की ओर बढ़ना
मेटल 3डी प्रिंटिंग "डिज़ाइन निर्माण सेवा" एकीकरण को एक साथ लाकर मोल्ड उद्योग को बदल रही है:
सॉफ़्टवेयर इकोसिस्टम में सहयोग: Cimatron, Moldex3D, और अन्य उपकरण "कूलिंग सिमुलेशन डिज़ाइन ऑप्टिमाइज़ेशन प्रिंटिंग पाथ जेनरेशन" की प्रक्रिया को पूरी तरह से डिजिटल बनाना संभव बनाते हैं। उदाहरण के लिए, B&J स्पेशलिटी ने Moldex3D मॉडलिंग के माध्यम से पाया कि मानक मोल्डों की तापमान सीमा 132 डिग्री होती है, लेकिन 3D मुद्रित कन्फर्मल नहरें तापमान सीमा 18 डिग्री तक रखती हैं।
3डी सिस्टम्स, प्लैटिनम टेक्नोलॉजी और अन्य कंपनियों ने मार्टेंसिटिक एजिंग स्टील और 18Ni300 मोल्ड स्टील जैसे विशेष पाउडर बनाए हैं। इन नई सामग्रियों में पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में 20% अधिक तापीय चालकता और 3 गुना अधिक थकान प्रतिरोध है।
सेवा मॉडल अपग्रेड: "हार्डवेयर" बेचने के बजाय, डिवाइस निर्माता अब "समाधान आउटपुट" बेचते हैं। बोलाइट ने एक समाधान पेश करना शुरू कर दिया है जो "उपकरण, सामग्री और प्रक्रिया डेटाबेस" को जोड़ता है। 2020 के बाद से इसके अपने टाइटेनियम मिश्र धातु पाउडर की कीमत में 50% की गिरावट आई है, और इंटरनेट ऑफ थिंग्स प्लेटफॉर्म ने उपकरण विफलताओं के बारे में चेतावनी देना संभव बना दिया है, जिससे सेवा राजस्व का प्रतिशत 30% तक बढ़ गया है।