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사례 연구: MS1 마레이징 강 콘포말 냉각 성형몽크

재료: MS1 / 1.2709 (X3NiCoMoTi18-9-5) | 공정: SLM + 시효화 | 고-캐비테이션 플라스틱 사출 성형몽크

금속 3D 프린팅 사례 연구

1. 배경

정밀 플라스틱 사출 성형 업체가 대용량 프레스에서 16-캐비티 얇은 벽 포장 부품을 생산하고 있었습니다. 기존 몽크는 직선 드릴 냉각 라인이 있는 P20 도구강 코어를 사용했으며, 캐비티 배치 때문에 게이트 근처에 물 라인을 드릴할 수 없었습니다. 결과적으로 부품 모서리가 뒤틀렸고, 불량률은 8%에 달했으며, 냉각 시간이 사이클을 지배했습니다. 사이클 시간과 불량률을 통제하기 위해 콘포말 냉각 성형몽크가 필요했습니다 - 콘벤셔널 드릴이 닿을 수 없는 모서리까지 캐비티 형상을 따르는 채널이 있는 마레이징 강으로.

2. 과제

설계 요구 사항에는 다음이 포함되었습니다:

· 캐비티 배치 주변에 배열된 16개 이상의 내부 콘포말 냉각 포트, 게이트 모서리까지 캐비티 윤곽을 따르는 채널

· MS1 (1.2709) 마레이징 강 - 시효화 후 HRC 50–55, SPI-A3 거울 마감으로 연마 가능

· 캐비티 표면에 대한 모든 내부 포트의 ±0.05 mm 위치 정확도

· 접촉 표면에 지지 표시가 없는 채널 (프린팅 중 자체 지지 형상)

· 전체 경화 능력 - 캐비티 표면부터 몽크 코어까지 균일한 경도, 연한 부분 없음

· 첫 번째 시험품을 위해 3 주 내에 납품

3.해결책

금형 삽입물은 캐비티 레이아웃을 감싸는 토폴로지 최적화 형상 냉각 채널로 재설계되었습니다 — 기존 드릴링 라인이 도달할 수 없었던 게이트 코너를 포함하여 — 그리고 선택적 레이저 용융(SLM) 공정으로 MS1(1.2709) 마라이징 강 분말로 제조되었습니다. SLM 공정은 복잡한 채널 네트워크, 중앙 주입구, 16개 이상의 출구 포트, 그리고 캐비티 측면의 기하학적 형상을 단일 빌드로 인쇄했으며, 납접합 부위나 드릴링 라인이 없었습니다. 모든 채널은 인쇄 중 자체 지지가 되도록 방향이 설정되었으므로 접촉 표면은 그대로 유지되었습니다 — 브레이크 스루나 실링이 필요한 지지 표시물이 없습니다.

인쇄 후, 삽입물은 490°C에서 응력 제거, 820°C에서 용해 처리, 5시간 동안 480°C에서 노화 처리하여 HRC 50-55에 도달한 다음, 캐비티 면에서 마감 가공하고 SPI-A3로 연마했습니다. 마라이징 강은 표면부터 핵심까지 균일하게 경화되고(탈탄화 위험 없음), 노화 시 차원 안정성을 유지하며(<0.05% 왜곡), 미용 포장 부품에 필요한 광택 마감 연마가 가능하기 때문에 특별히 선택되었습니다.

 

그림 1: SLM으로 인쇄된 MS1(1.2709) 마라이징 강 금형 삽입물 — 중앙 주입구, 16개 이상의 배열된 출구 포트, 그대로 유지된 접촉 표면. 삽입물은 노화 후 HRC 50-55에 도달하고 캐비티 면에서 SPI-A3로 연마되었습니다.

4.결과

· 35% 사이클 시간 감소 — 최초 최적화 실행에서 28초에서 18초로

· 50% 폐기물 감소 — 8%에서 4%로 — 모서리 왜파 제거

· HRC 50–55 균일한 경도 — 연한 부분 없음, 캐비티 표면 SPI-A3 광택 처리

· ±0.05mm 포트 정확도 — 16+ 채널, 모든 포트가 캐비티에 대해 허용 오차 내

· 자체 지지 채널 — 제작된 습윤 표면, 밀봉할 지지 표시 없음

· 리드타임: 3주 — CAD부터 노화, 광택 처리, 장착 준비 완료 인서트까지

“형상 적응형 채널은 우리가 드릴로 접근할 수 없었던 모서리까지 도달했습니다. 첫 번째 제품에서 35%의 사이클 시간 감소를 달성했으며, 마레이징 강은 연한 부분 없이 거울처럼 매끄러운 광택 처리가 되었습니다.”

 

재료: MS1 / 1.2709 마레이징 강  |  공정: SLM + 노화  |  응용: 형상 적응형 냉각 금형 인서트