2000年Dalgarno等探讨了基于SLS的注塑模具制造,使用P20与316不锈钢两种金属粉末,研究了采用SLS法的总体成型精度、表面质量、微小结构的成型性和无支撑结构成型等,实验结果表明,316不锈钢粉末的成型质量更好,工艺也相对简单。此外,他还考察了随形冷却水道的成型。结果表明,为了保证顺利清粉,冷却水道的直径不宜低于5mm,最佳的直径为8mm;相邻两水道之间、水道与型腔壁之间最小距离为水道直径,否则容易造成应力集中;较高温度的树脂渗透可以降低水道的残余孔隙,防止冷却水渗漏。
随后,Dalgarno从该技术的应用特殊要求、生产效率和生产成本等方面探讨了制造模具的工业应用,在后续研究中,他建立了成本模型,并应用实例分析了该制模方式的经济效益。2010年,Ismet Ilyas对3个工业产品的模具进行了重新设计,并结合SLS与传统机加工方法制作了模具,研究了模具的耐久性和随形冷却的生产效率和能耗,并提供了一种清粉方法——“Cut-off Volume”,将成型坯从难于清粉之处分割开来,分别采用SLS技术成型,清粉后装配在一起,再进行烧结和渗铜等后续处理。
DMLS技术的应用以德国EOS公司为代表,该公司的DMLS设备EOSINT M280,可适用于工具钢、不锈钢、钴基合金及钛合金等金属粉末材料,粒径达20μm,可加工微小尖角等特征,采用67°交错式扫描,增加了成型件在高度方向上的稳定性。目前,DMLS直接制模已有成功案例。例如,德国Laser Bearbeitungs Center(LBC)公司制作的随形冷却注塑模具,采用1.3mm×1.8mm的椭圆截面冷却水路。
该公司基于DMLS与CNC技术开发出了Hybird tooling制模技术,模具的随形冷却水道部分采用DMLS技术,其余部分采用CNC加工,共分为九个步骤。上层由DMLS加工完成,下层由CNC加工,既可节省DMLS材料,提高加工效率,又保证了两层之间的连接强度和密封性,防止冷却水泄露。
部分研究机构也对该技术进行了探讨,如2000年,Hopkinson等使用DMLS技术制造了随形冷却注塑模具,并研究了不同截面的冷却水道的制造,如圆形、星形及三角形等。此外,还有高尔夫球模具、吹瓶模具等实例。实践表明,该技术应用于随形冷却模具的制造具有很大的经济效益。
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