商業用航空宇宙および自動車用金型

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SLM 金属 3D プリントコンフォーマル冷却射出成形金型

異形水路を内蔵した一体型なので、分解・穴あけ・溝入れが不要です。製品キャビティの輪郭に完全に適合するコンフォーマルな冷却水チャネルとして設計できます。従来の穴あけではこのような不規則な形状のパイプを取り囲むことができないため、これは 3D プリンティングの主要な構造上の利点です。水路は製品表面と同一平面上にあるため、冷却デッドゾーンがなくなり、射出冷却時間が 30% ~ 55% 短縮され、生産効率が 35% 以上向上します。金型全体の均一な温度分布により、反り、収縮マーク、気泡、亀裂などの射出成形の欠陥が効果的に解決され、歩留まりが大幅に向上します。均一な熱放散により、高温と低温が交互に起こることによる疲労摩耗が軽減され、従来のストレートホールの水路と比較して金型の寿命が 30% ~ 50% 延長されます。

家電製品のハウジング、自動車用プラスチック部品、精密電子プラスチック部品、日用品の異形部品などの射出成形金型に広く使用されており、特に空洞が深く、薄肉、不規則な曲面の冷却が困難な製品に広く使用されています。

印刷可能な素材

AlSi10Mg、AlSi7Mg、TC4、TA15、GH4169、GH3625、GH5188、GH3128、GH3536、304、316L、17-4PH、H13、18Ni300、CX、CoCrMoなど50種類以上の材料を成形可能です。

製品の精度は一般に0.05mm以下に制御でき、密度は99.5~99.97%に達し、表面粗さはRa5~9マイクロメートルに達します。以下の表は、選択的レーザー溶解技術を使用して一般的に使用される金属材料の材料特性を示しています。

 

金属材料名

316L ステンレス鋼

AlSi10Mgアルミニウム合金

TC4チタン合金

MS1金型鋼

GH4169 ニッケル基超合金

極限引張強さ(Rm)

620±50MPa

345±10MPa(XY)

350±10MPa(Z)

1050±20MPa

1950±100MPa

1400±100MPa

降伏強さ(Rp0.2)

560±50MPa

230±15MPa(XY)

230±15MPa(Z)

1000±20MPa

1990±100MPa

1150±100MPa

硬度

85HRB

-

-

50-56HRC

47HRC

伸び(A%)

36±4%

12±2%(XY)

11±2%(Z)

14±1%(XY)

15±1%(Z)

4±2%

15±3%

適用範囲:

金属レンチ、工具治具、複雑な板金部品、その他の製品

軽量化のため圧縮強度の要求が低い筐体部品、自動車の放熱部品など。

レーシングカーやスポーツカー向けの高強度・軽量部品

主に高精度、超鏡面、複雑なキャビティ、大断面のプラスチック金型の製造に使用されます。

ディスク、リング、シャフト、ブレード、ファスナー、弾性部品、ガスパイプライン、シール要素など。

 

上記の材料特性は、3Dプリントされたワークピースを「熱処理した状態」での試験値です。上記の一般的に使用される材料特性に加えて、Jingye Additive Manufacturing チームは、顧客のニーズに応じて新しい材料用の印刷プロセス パラメータ パッケージを開発できます。

製品の応用シナリオ

現在、金属3Dプリンティング技術は、航空宇宙、工業用金型、エレクトロニクスとエネルギー、教育と科学研究などの分野で広く応用されています。さらに、3D プリンティング技術は、自動車部品の製造、コンフォーマル冷却チャネル/熱可塑性金型、整形外科インプラントなど、日常生活において成熟した用途を持っています。

顧客の問題点を解決する

1. 金型産業

問題点 1: 射出成形およびダイカスト金型の冷却不均一、製品の反り、成形の遅さ。 SLM コンフォーマル冷却チャネルは均一な温度制御を提供し、欠陥を大幅に削減します。

問題点 2: 複雑で不規則な形状の金型インサートは加工が難しく、サイクルが長い。 SLM はインサートを直接成形するため、複数のフライス加工プロセスが不要になります。

 

2. 航空宇宙

問題点 1: 高温のエンジン部品の冷却が不十分であり、熱効率が低下します。統合された複雑な冷却チャネルが燃焼効率を向上させます。

問題点 2: 過剰な航空機の重量により輸送能力が制限される。格子状の軽量構造により重量が大幅に軽減されます。

問題点 3: 複数の部品を組み立てる際の漏れと振動による故障。一体成型により溶接部の弱点を解消。

 

3. 整形外科および歯科

問題点 1: 標準的なプロテーゼと患者の骨の不一致により、術後の緩みが発生します。 SLM のパーソナライズされた生体模倣多孔質構造は、骨の内方成長を改善します。

問題点 2: 多孔質融合足場は従来のプロセスでは製造できません。インプラントはストレスシールドや骨粗鬆症を引き起こす傾向があります。

 

4. 新エネルギー放熱(アルミニウム合金)

問題点: 従来の放熱パイプのレイアウトには制限があり、放熱効率が低くなります。 SLM 一体成型された高密度で不規則な熱放散アレイにより、熱交換容量が 2 倍になります。

技術的優位性の比較

次の表は、SLM 金属 3D プリンティング テクノロジーと他の積層造形テクノロジーを比較しています。

 

比較プロセス

利点

短所

vs. DED (レーザーパウダーフィーディング)

1. 高い成形精度と優れた表面品質により、マイクロ流路や薄肉格子などの精密構造を作製可能。

2. 粉末床溶融により、内部欠陥が少なくなり、部品密度が高くなります。

3. 個々の部品の成形性能が安定しており、中小型精密部品の一括試作に適しています。

1. 構築寸法が制限されているため、大きなコンポーネントを処理できません。

2. 設備や金属粉のコストが高く、大型部品の経済性が悪い。

3. 既存の部品を修理したり被覆したりすることはできません。

 

vs. EBM (電子ビーム溶解)

1. 成形精度と表面仕上げが EBM に比べてはるかに優れており、必要な加工後の取り代が少なくて済みます。

2. 真空チャンバーが不要で、装置のメンテナンスが簡単になり、利用できる材料の範囲が広がります(アルミニウム、銅、金型鋼はすべて互換性があります)。

3. 印刷速度の安定化と小型部品の生産性向上。

1. レーザーの高速冷却は部品内部に高い残留応力をもたらすため、熱処理が必須です。

2. 超合金印刷では EBM と比較して応力亀裂のリスクが高くなります。

 

vs. MIM (金属射出成形)

1. 射出成形金型の開発が不要で、単一部品、小ロット、新製品の反復に対応する低コストと短納期。

2. MIM では実現できない内部コンフォーマル冷却チャネルや中空格子などの複雑な構造を可能にします。

3. 鍛造品に近い密度で機械的特性が優れているため、高温高圧下で動作する耐荷重部品に適用できます。

1. 量産標準小物部品の単価がMIMより高い。

2. MIMに比べて生産効率が低く、10万個規模の量産には向きません。

vs. 非金属 3D プリンティング (FDM/SLA)

1. 優れた強度、耐高温性、耐食性、熱伝導性、電気伝導性を備えた完全金属仕上げ部品。

2. 工業用耐荷重サービス条件を満たすために、ツーリング、金型、航空宇宙耐荷重構造に直接適用できます。

1. 設備、金属粉、日常業務のコストが非常に高い。

2. プロセスフローが複雑で、熱処理、探傷、後加工などの複数の補助手順が必要。

 

上の表の比較は、SLM テクノロジーの総合的な利点が次のことを示しています。

1. 高精度で強力なディテール表現;複雑な内部キャビティと軽量のドットマトリクス成形を統合する最強の能力。

2. 高い金属密度と優れた機械的特性。金型、航空宇宙、医療用精密部品に適しています。

3. 幅広い材料範囲。ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、高温合金、金型鋼はすべて成形可能です。

4. 貴金属材料の利用率が高い。独自の熱処理・機械加工・検査設備を組み合わせ、ワンストップで完成品をお届けします。

成功事例

1. SLM 金属 3D プリントコンフォーマル冷却射出成形金型:

不規則な形状の冷却チャネルが組み込まれた一体型金型で、分解、穴あけ、溝入れの必要がありません。製品キャビティの輪郭に完全に適合するコンフォーマルな冷却チャネルとして設計できます。従来の穴あけではこのような不規則な形状のパイプを取り囲むことができないため、これは 3D プリンティングの主要な構造上の利点です。水路は製品表面と同一面にあるため、冷却デッドゾーンがなくなり、射出冷却時間が 30% ~ 55% 短縮され、生産効率が 35% 以上向上します。金型全体の均一な温度分布により、反り、収縮マーク、気泡、亀裂などの射出成形の欠陥が効果的に解決され、歩留まりが大幅に向上します。均一な熱放散により、高温と低温が交互に起こることによる疲労摩耗が軽減され、従来のストレートホールの水路と比較して金型の寿命が 30% ~ 50% 延長されます。

このタイプの製品は、家電製品のハウジング、自動車用プラスチック部品、精密電子プラスチック部品、日用品の異形部品、特に空洞が深く、薄肉で不規則な曲面をした冷却が難しい製品の射出成形金型に広く使用されています。

 

2.軽量設計:

私たちはクライアント向けに、二層の薄肉金属スキンと内部の三次元中実立方格子コアを備えた一体型コンポーネントをプリントしました。格子棒の直径はわずか0.5mm。 SLM (シリコン変調積層板) を使用して、接着剤や溶接中間層を使用せずに一体的に形成されています。これにより、同じ曲げ剛性を維持しながら、重量が 30% ~ 50% 削減されます。また、耐荷重性、軽量化、放熱性、エネルギー吸収性などの複数の機能を兼ね備えています。

提供されるサービス

当社は、モデルの設計と加工、金属成形、熱処理、精密機械加工、非破壊/機械/寸法検査を統合した、SLM 金属 3D プリンティングのプロフェッショナルなワンストップ サービス プロバイダーです。当社は、社内での製造と完成品の納品により、格子スキン、コンフォーマル冷却チャネル、複雑な航空宇宙用精密金属部品をカスタマイズできます。

 

1. 積層造形加工サービス

選択的レーザー溶解 (SLM) 技術を利用して、Ti6Al4V、AlSi10Mg、316L、18Ni マルテンサイト鋼、GH 高温合金、銅-クロム-ジルコニウムなどの金属粉末を加工できます。当社は、格子サンドイッチスキン、内蔵コンフォーマル冷却チャネル、一体型油圧バルブボディ、トポロジカル軽量構造、高温熱交換コンポーネント、多孔質医療用インプラントなど、従来のプロセスでは製造が困難な部品を一体成形できます。単品の研究開発試作や機能部品の小~中ロット生産をサポートします。

 

2. 後処理サービス

独自の熱処理装置を用いてストレスリリーフ処理と溶体化処理を行い、残留印刷応力を除去します。基板を分離し、ワイヤーカットによりサポートを除去します。次に、CNC 機械加工を使用してアセンブリ基準、ねじ山、および合わせ面を仕上げ、さらにサンドブラストと研削によってアセンブリ要件を満たすようにします。

 

3. 完成品検査・品質管理サービス

工業用X線探傷装置、万能引張試験機、三次元測定機を備え、内部欠陥の非破壊検査、機械的特性検査、部品の幾何寸法や公差の全数検査を行うことができます。コンポーネントの機械的特性と寸法精度が使用基準を満たしていることを確認するために、完全な検査記録が維持されます。

 

4. テクニカルサポートサービス

3Dモデル設計、印刷工程計画、工程最適化、小ロット反復試作などの技術サポートを行っております。これにより、設計から認定された完成品までワンストップで納品できるため、外注費が削減され、生産サイクルが短縮されます。

他に質問があればこちらからご連絡ください

材料選定から製造まで、お客様のプロジェクトを総合的にサポートします。

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