В современном производстве нержавеющая сталь стала «фаворитом» во многих областях благодаря своей коррозионной стойкости, термостойкости, легкости и высокой экономической эффективности. Сочетание технологии 3D-печати и нержавеющей стали еще больше разрушило ограничения традиционного производства. Однако металлическая 3D-печать — задача не из легких, особенно в области 3D-печати нержавеющей стали, где еще предстоит преодолеть множество технических трудностей. Как Elite Mold Tech, компания, специализирующаяся на услугах 3D-печати для внешней торговли, мы уже много лет глубоко вовлечены в эту отрасль. Мы хорошо осведомлены о влиянии этих трудностей на производство предприятий и предоставили эффективные комплексные решения для глобальных клиентов посредством наших услуг, охватывающих весь процесс 3D-печати нержавеющей стали.
1. Трудности металлической 3D-печати: многочисленные проблемы от материалов до процессов
По сравнению с пластиковой 3D-печатью, металлическая 3D-печать имеет более высокий технический порог. Особенно для 3D-печати нержавеющей стали существует множество трудностей, которые необходимо преодолеть в обработке материалов, контроле процессов и постобработке.
Во-первых, существует проблема предварительной обработки материалов. Порошковые материалы, такие как 316L и 17-4PH, обычно используются в 3D-печати нержавеющей стали, но эти порошки предъявляют чрезвычайно высокие требования к чистоте и размеру частиц. Если примеси попадут в порошок, это не только повлияет на прочность и коррозионную стойкость напечатанных деталей, но и может вызвать явление «разбрызгивания» в процессе печати, повреждая печатное оборудование. В то же время текучесть порошка нержавеющей стали также имеет решающее значение. Если текучесть плохая, это приведет к неравномерной укладке порошка, что, в свою очередь, повлияет на плотность и точность деталей из нержавеющей стали, напечатанных на 3D-принтере. Когда многие предприятия обрабатывают порошок самостоятельно, у них часто наблюдается высокий уровень отходов материалов из-за недостаточного оборудования или незрелых технологий, что увеличивает производственные затраты.
Во-вторых, существуют трудности в контроле процесса во время печати. Нержавеющая сталь имеет высокую температуру плавления, и под воздействием источников энергии, таких как лазеры или электрические дуги, очень легко возникает проблема концентрации термического напряжения. Это приведет к деформации или растрескиванию напечатанных деталей, особенно для деталей со сложными структурами, таких как крыльчатки и прецизионные медицинские инструменты. При возникновении деформации вся деталь может быть забракована. Кроме того, настройка параметров печати также очень важна. Небольшие различия в таких параметрах, как мощность лазера, скорость сканирования и толщина слоя, повлияют на качество конечного продукта. Например, при печати тонкостенных деталей, если мощность лазера слишком высока, это приведет к прогоранию деталей; если мощность слишком низкая, возникнет проблема слабой связи между слоями. Многие малые и средние предприятия испытывают нехватку профессиональных инженеров-технологов и испытывают трудности с точным контролем этих параметров, что приводит к низкому проценту успешной печати для проектов 3D-печати нержавеющей стали.
Наконец, существует сложность звена постобработки. После формирования деталей из нержавеющей стали, напечатанных на 3D-принтере, часто возникают такие проблемы, как заусенцы и остатки опор на поверхности, что требует процедур постобработки, таких как шлифовка, полировка и термообработка. Различные сценарии применения предъявляют разные требования к точности поверхности и механическим свойствам деталей. Например, медицинские инструменты нуждаются в чрезвычайно высокой гладкости поверхности, чтобы избежать роста бактерий, в то время как промышленные детали нуждаются в улучшении прочности посредством термообработки. Процедуры постобработки многочисленны и предъявляют высокие требования к оборудованию и технологиям. Если обработка выполнена неправильно, это не только повлияет на внешний вид и характеристики деталей, но и может повредить структурную целостность деталей, снижая практическую ценность изделий из нержавеющей стали, напечатанных на 3D-принтере.
Столкнувшись с этими трудностями, Elite Mold Tech имеет профессиональную команду по тестированию материалов, которая может строго отбирать и предварительно обрабатывать порошок нержавеющей стали, чтобы гарантировать, что чистота материала и текучесть соответствуют требованиям 3D-печати нержавеющей стали. В то же время наши инженеры-технологи имеют опыт и могут точно оптимизировать параметры печати в соответствии со структурой и использованием деталей, чтобы снизить риск деформации и растрескивания. В звене постобработки мы оснащены современным оборудованием для шлифовки, полировки и термообработки, которое может удовлетворить индивидуальные потребности различных отраслей и помочь клиентам решить проблемы во всем процессе металлической 3D-печати, включая 3D-печать нержавеющей стали.
2. Успешные примеры 3D-печати нержавеющей стали: решение проблем предприятий и повышение эффективности производства
В практических приложениях технология 3D-печати нержавеющей стали помогла многим предприятиям преодолеть ограничения традиционного производства и решить насущные производственные потребности и технические проблемы. Эти примеры не только отражают преимущества 3D-печати нержавеющей стали, но и показывают вспомогательную роль комплексных услуг Elite Mold Tech в проектах 3D-печати нержавеющей стали.
Пример 1: изготовление нестандартного инструмента на конце манипулятора, решение проблем с долговечностью материалов и затратами
Allaghany Electric — предприятие, специализирующееся на оборудовании для промышленной автоматизации. Его шестиосевой робот должен быть оснащен уникальным инструментом на конце манипулятора для реализации функции непрерывного контроля. Этот инструмент имеет запатентованную конструкцию и должен точно взаимодействовать с другими частями робота, поэтому к точности размеров и долговечности предъявляются высокие требования. Первоначально компания пыталась использовать армированный углеродным волокном пластик для 3D-печати, но изготовленный прототип часто повреждался во время использования из-за недостаточной износостойкости и ударопрочности материала, что не могло удовлетворить потребности в долгосрочном использовании.
В этом случае Allaghany Electric рассмотрела возможность перехода на материалы из нержавеющей стали. Однако 3D-печать нержавеющей стали предъявляет более высокие требования к процессам и конструкциям, а сама компания не имеет соответствующих технических резервов. Для этого проекта наша команда сначала оптимизировала исходную конструкцию инструмента, в полной мере использовала преимущество «формообразования, близкого к чистому», 3D-печати, чтобы уменьшить ненужные структуры, и в то же время обеспечила адаптируемость инструмента к деталям робота. Затем мы выбрали порошок нержавеющей стали 17-4PH и использовали технологию лазерного спекания в порошковом слое для 3D-печати нержавеющей стали. Мы точно контролировали мощность лазера и скорость сканирования, чтобы избежать проблемы деформации, вызванной термическим напряжением.
Окончательный инструмент на конце манипулятора не только уменьшил вес на 40%, снизив нагрузку на робота, но и значительно улучшил долговечность, которая может выдерживать трение и удары во время процесса контроля в течение длительного времени. Что еще более важно, весь процесс печати занял менее одного дня, уровень отходов материала был ниже 5%, а стоимость составила всего 150 долларов США, что намного ниже, чем при традиционном методе обработки. Это успешное применение полностью демонстрирует преимущества 3D-печати нержавеющей стали в экономии затрат и повышении эффективности при изготовлении нестандартных деталей.
Пример 2: прототипы сложных промышленных деталей, снижение затрат на итерации и ускорение исследований и разработок продукции
Крыльчатки являются ключевыми деталями в таком оборудовании, как насосы и вентиляторы. Их внутренние каналы потока сложны. Традиционный метод производства требует нескольких процедур обработки, что не только дорого, но и имеет длительный производственный цикл. Особенно на этапе исследований и разработок продукта необходимо несколько итераций и оптимизаций конструкции, что приведет к большим затратам. Машиностроительное предприятие столкнулось с проблемой производства прототипов крыльчаток при разработке нового типа насоса.
Предприятие первоначально попыталось использовать обработку с ЧПУ для изготовления прототипов крыльчаток, но каждый прототип стоил сотни долларов, а цикл обработки занимал более двух недель. Если будет выполнено несколько итераций проектирования, затраты и временные затраты значительно увеличатся.
Наша проектная группа тесно сотрудничала с персоналом отдела исследований и разработок заказчика, оптимизировала структуру каналов потока крыльчатки в соответствии с принципами механики жидкости, чтобы сделать ее более соответствующей законам движения жидкости, и в то же время обеспечила соответствие проектной схемы 3D-печати нержавеющей стали. Затем мы использовали порошок нержавеющей стали 316L и напечатали прототип крыльчатки с помощью технологии лазерного спекания в порошковом слое. Поскольку 3D-печать не требует форм и может быть сформирована непосредственно в соответствии с цифровой моделью, первая крыльчатка была напечатана всего за три дня.
Изготовленный прототип крыльчатки не только обладает высокой точностью размеров, но и может быть непосредственно использован для испытаний характеристик жидкости. Что еще более важно, стоимость каждой крыльчатки составляет всего 70 долларов США, что намного ниже, чем при обработке с ЧПУ. В последующих итерациях проектирования заказчику нужно только изменить цифровую модель, и мы можем быстро напечатать новые прототипы. Это значительно сокращает цикл исследований и разработок и экономит почти 60% затрат на производство прототипов, полностью подчеркивая преимущества 3D-печати нержавеющей стали в ускорении исследований и разработок продукции.
3. Широкое применение 3D-печати нержавеющей стали: охват нескольких областей и открытие новых производственных возможностей
С постоянным совершенствованием технологии 3D-печати 3D-печать нержавеющей стали больше не ограничивается производством прототипов и производством запасных частей для экстренных случаев, а постепенно расширяется на многие области, такие как промышленность, архитектура и здравоохранение, открывая новые возможности для развития во всех сферах жизни. Опираясь на комплексные услуги, Elite Mold Tech также предоставляет решения для 3D-печати нержавеющей стали во многих странах и регионах мира, помогая клиентам в различных отраслях достигать инновационного развития.
Промышленная область: улучшение характеристик деталей и снижение производственных затрат
В промышленной области 3D-печать нержавеющей стали стала важным способом производства сложных деталей. В дополнение к вышеупомянутым крыльчаткам, такие детали, как шестерни, клапаны и корпуса датчиков, могут быть эффективно изготовлены с помощью 3D-печати нержавеющей стали. Например, производителю автозапчастей необходимо изготовить коробку передач из нержавеющей стали со сложными внутренними масляными контурами. Традиционный метод производства требует сварки и сборки нескольких деталей, что не только имеет плохую герметичность, но и подвержено утечке масла. Сотрудничая с Elite Mold Tech и применяя технологию 3D-печати нержавеющей стали для одновременной печати всей коробки передач, это не только устраняет сварочные швы и улучшает герметичность, но и уменьшает количество деталей и снижает затраты на сборку. В то же время, благодаря топологической оптимизации конструкции, мы уменьшили вес коробки передач при условии обеспечения прочности, помогая автомобилю достичь легкости и снизить энергопотребление. Это применение полностью отражает роль 3D-печати нержавеющей стали в улучшении характеристик продукта и снижении затрат.
Кроме того, в аэрокосмической области 3D-печать нержавеющей стали также играет важную роль. Аэрокосмические детали предъявляют чрезвычайно высокие требования к коррозионной стойкости, прочности и легкости материала, и 3D-печать нержавеющей стали может удовлетворить эти требования. Например, аэрокосмическому предприятию необходимо изготовить кронштейн из нержавеющей стали для крепления трубопровода авиационного двигателя. Этот кронштейн имеет сложную структуру и должен работать в условиях высоких температур в течение длительного времени. Elite Mold Tech выбрала нержавеющую сталь 17-4PH с отличными высокотемпературными характеристиками и точно контролировала процесс печати, чтобы гарантировать, что механические свойства кронштейна соответствуют аэрокосмическим стандартам. Окончательный кронштейн на 30% легче традиционных деталей, а его термостойкость и усталостная прочность также улучшены. Он был успешно применен ко многим моделям самолетов предприятия, демонстрируя широкие перспективы 3D-печати нержавеющей стали в высокотехнологичных производственных областях.
Строительная область: разрушение структурных ограничений и реализация интеллектуального строительства
Применение 3D-печати нержавеющей стали в строительной области разрушило структурные ограничения традиционных зданий и предоставило больше возможностей для архитектурного дизайна. Голландская компания MX3D использовала технологию аддитивного производства проволочной дугой для 3D-печати моста из нержавеющей стали через канал Амстердама, что является классическим примером 3D-печати нержавеющей стали в строительной области. Этот мост не только имеет уникальную форму, но и обладает чрезвычайно высокой структурной прочностью, которая может выдерживать транспортную нагрузку пешеходов и велосипедистов. Более инновационно, в корпус моста встроены датчики для мониторинга объема трафика и нагрузки в режиме реального времени, обеспечивая поддержку данных для обслуживания моста и управления безопасностью.
Elite Mold Tech также активно изучает применение 3D-печати нержавеющей стали в строительной области. Мы сотрудничаем со многими зарубежными архитектурными проектными компаниями, чтобы предоставлять услуги 3D-печати для строительных компонентов из нержавеющей стали. Например, архитектурная проектная компания разработала художественный декоративный компонент из нержавеющей стали сложной формы, который трудно реализовать с помощью традиционных процессов литья. Мы получили проектную модель с помощью технологии 3D-сканирования, а затем использовали технологию аддитивного производства проволочной дугой для точной печати компонента. Изготовленный компонент не только идеально воспроизводит детали дизайна, но и обладает хорошей коррозионной стойкостью, что делает его пригодным для использования на открытом воздухе. В настоящее время этот компонент установлен на зарубежной коммерческой площади и стал одним из знаковых ландшафтов там, демонстрируя инновационную ценность 3D-печати нержавеющей стали в строительной отрасли.
Медицинская область: ускорение исследований и разработок инструментов и улучшение эффектов диагностики и лечения
В медицинской области 3D-печать нержавеющей стали стала идеальным выбором для производства медицинских инструментов и имплантатов благодаря своей высокой точности и хорошей биосовместимости. Sheklu Medical — предприятие, специализирующееся на исследованиях и разработках медицинских инструментов. Они используют 3D-печать нержавеющей стали для изготовления прототипов медицинских инструментов, что значительно ускоряет процесс исследований и разработок продукции. До сотрудничества с Elite Mold Tech компании необходимо было поручать внешним заводам обработку прототипов медицинских инструментов, что имело длительный цикл и высокую стоимость, в результате чего хирурги не могли своевременно оценить фактический эффект использования инструментов и влияли на время выпуска продукта.
После сотрудничества Sheklu Medical нужно только отправить нам проектные чертежи, и мы можем напечатать прототипы медицинских инструментов из нержавеющей стали 17-4PH за несколько дней. Эти прототипы не только обладают высокой точностью размеров, но и могут имитировать механические свойства в реальных сценариях использования. Хирурги могут интуитивно оценить ощущение захвата, удобство работы и безопасность инструментов с помощью прототипов и своевременно вносить предложения по модификации. Благодаря этому методу цикл исследований и разработок медицинских инструментов Sheklu Medical сократился почти на 50%, а время выпуска продукта значительно продвинулось. Например, разработанный ими хирургический инструмент минимального доступа из нержавеющей стали был многократно оптимизирован с помощью прототипов из нержавеющей стали, напечатанных на 3D-принтере. Он не только более гибок в работе, но и может уменьшить хирургическую травму. Он был введен в эксплуатацию во многих больницах и получил единодушную похвалу от врачей и пациентов, полностью доказывая практическое значение 3D-печати нержавеющей стали в медицинской области.
В дополнение к медицинским инструментам, 3D-печать нержавеющей стали также широко используется в области ортопедических имплантатов. Например, имплантаты, такие как искусственные суставы и фиксаторы позвоночника, могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии со структурой костей пациента с помощью технологии 3D-печати нержавеющей стали, гарантируя, что имплантаты идеально соответствуют костям пациента, улучшая хирургический эффект и комфорт пациента. Это персонализированное применение 3D-печати нержавеющей стали принесло новые прорывы в медицинскую промышленность.
СОТРАНИВАЙСЯ С НАМИ в любое время
No2 Баоши-роуд, село Цзяоитанг, район Танксиа, Донггуан, Гуандун, Китай
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
