Druk 3D został opracowany jako narzędzie do produkcji narzędzi do formowania wtryskowego

Formowanie wtryskowe jest jedną z bardziej tradycyjnych technologii produkcyjnych, które drukarnia 3D stara się zastąpić - przynajmniej w niektórych zastosowaniach. Drukowanie 3D prawdopodobnie nigdy nie zastąpi go całkowicie, ale będzie raczej używane wraz z nim jako technologia uzupełniająca. Już drukowanie 3D wykazało swoją wartość dla formowania wtryskowego jako tańszy i szybszy sposób tworzenia narzędzi, na przykład. W pracy zatytułowanej "Oprzyrządowanie do formowania wtryskowego za pomocą laserowej proszkowej fuzji łóżkowej" student Uniwersytetu w Louisville, Mohith Ram Buxani, przyjrzy się bliżej wykorzystaniu druku 3D do tworzenia narzędzi do formowania wtryskowego.

Wstrzyknięcie przemysł formierski zawsze cierpiał z powodu wysokich kosztów i długich czasów realizacji narzędzi. Drukowanie 3D jest alternatywną metodą tworzenia oprzyrządowania, oszczędzając czas i pieniądze.

"Istnieją różne badania, które zbliżają się do sposobu drukowania 3D przy produkcji oprzyrządowania do formowania wtryskowego", mówi Buxani. Ponadto istnieją badania, w których wykorzystuje się symulacje do oceny projektu części. Jednakże odkryto minimalne badania, które zintegrowali te perspektywy razem i ocenili wydajność wykonanych form L-PBF (laser-sproszkowany złoże spojenia). W związku z tym w niniejszym badaniu podjęto wyzwanie polegające na zintegrowaniu indywidualnej wiedzy specjalistycznej każdej branży w celu stworzenia współpracy w ramach łańcucha dostaw. " CD3D .

Grupa badawcza Buxaniego 3D wydrukowała wiele narzędzi do formowania wtryskowego przy użyciu różnorodnych materiałów i maszyn, które osiągnęły dobre właściwości mechaniczne. Badanie koncentruje się na ocenie wykonanych form L-PBF za pomocą eksperymentów i symulacji badających kilka kategorii: obróbka wtórna, projektowanie części, projektowanie materiałów i konforemne kanały chłodzenia. Pierwsza część badań wykorzystuje doświadczenia z formowania wtryskowego i symulacje wspomagane komputerowo w celu zrozumienia efektów jednostronnych wnęk formowanych z L-PBF na jakość formowanych wtryskowo części i skład materiału do formowania. Następna część badania wykorzystuje eksperymenty i symulacje do oceny narzędzi z rdzeniem i wnęką L-PBF z konforemnymi kanałami chłodzącymi.

W pierwszej części badania wybrano wnękę formy w formie z eliptycznego pęku kluczy. Do druku 3D formy użyto stali nierdzewnej 17-4 PH. Próby przeprowadzono przy użyciu wersji formy wydrukowanej, a także takiej, która została poddana obróbce, wykorzystując zarówno fizyczne procesy formowania wtryskowego, jak i symulacje komputerowe.Formowane wtryskowo części zostały znacznie ulepszone przy użyciu obrobionej formy. Eksperymenty wykazały także, że części o cienkich ściankach mają tendencję do szybszego chłodzenia i uzyskują lepszą jakość części pod względem śladów i wypaczeń. Lokalizacja śladów śladów i wypaczenia może być dokładnie przewidziana w symulacjach wspomaganych komputerowo, ale ich wielkość nie była dobrze opisana.

Kolejny wniosek był taki, że formy drukowane 3D mogą pomóc w identyfikacji ulepszeń w projekcie części, składzie materiału polimery i metody symulacyjne szybciej niż tradycyjnie wytwarzane formy.

W drugim zestawie eksperymentów, konformalne kanały chłodzące zostały wydrukowane w 3D na narzędzia.

"W tradycyjnej produkcji, konwencjonalne chłodzenie kanały są kanałami z prostym otworem wbudowanymi we wkładkę formy wtryskowej, aby skrócić czas chłodzenia i zwiększyć jednorodność temperatury dla jakości części ", mówi Buxani. "Jednak ograniczenia projektowe w tradycyjnym wytwarzaniu nie zawsze pozwalają na jednorodne chłodzenie złożonych kanałów chłodzących."

Produkcja dodatków umożliwia produkcję wkładek formujących z konformalnymi kanałami chłodzącymi, które chłodzą otwory przejściowe, które podążaj za geometrią części, chłodząc część w znacznie bardziej jednorodny sposób. Zespół badawczy 3D wydrukował dwie formy wnękowe z konformalnymi kanałami chłodzącymi na różnych głębokościach: 8 mm i 4 mm. Te formy zostały ocenione za pomocą eksperymentów i symulacji napełniania formy. Symulacje wykazały, że konformalny projekt kanału chłodzącego wpłynął na rozkład temperatury powierzchni części. Symulacje wykazały jednak brak złagodzenia przez konformalne kanały chłodzenia w środkowej temperaturze najgrubszego regionu. Nie było znaczącej różnicy w jakości lub chłodzeniu części poprzez włączenie konforemnych kanałów chłodzenia dla tych konkretnych konstrukcji formy; dodatkowe projekty muszą zostać przetestowane.