OLA

Casestudy: MS1 Maraging Stalen Matrijsinsert met Conforme Koeling

Materiaal: MS1 / 1.2709 (X3NiCoMoTi18-9-5) | Proces: SLM + Uitharding | Hoogcavitatie Kunststof Injectie Matrijs

Metaal 3D Printen Casestudy

1. Achtergrond

Een precieze kunststofinjectieproducent maakte een 16-holige dunwandige verpakking onderdeel op een zware persmachine. De traditionele matrijs gebruikte een P20 gereedschapsstaalkern met rechte geboorte koelkanalen, en de holindeling maakte het onmogelijk om koelwaterleidingen nabij de poorten te boren. Resultaat: het product vervormde in de hoeken, het afvalpercentage was 8%, en de koeltijd domineerde de cyclus. Een conform koelende insert in maraging staal — kanalen die de holvorm volgen in de hoeken waar conventionele boren niet kunnen komen — was nodig om de cyclusduur en het afvalpercentage onder controle te krijgen.

2. De Uitdaging

Ontwerpvereisten omvatten:

· 16+ interne conforme koelpoorten gerangschikt rond de holindeling, met kanalen die de holcontour volgen in de poorthoeken

· MS1 (1.2709) maraging staal — HRC 50–55 na uitharding, polijstbaar tot SPI-A3 spiegelgladde afwerking

· ±0.05 mm positionele nauwkeurigheid op elke interne poort ten opzichte van het holoppervlak

· Kanalen zonder ondersteuningsmarkeringen op het natte oppervlak (zelfdragende geometrie tijdens het printen)

· Volledig uithardingsvermogen — uniforme hardheid van het holoppervlak tot de kern van de insert, geen zachte plekken

· Te leveren binnen 3 weken voor eerste artikelproeven

3.De Oplossing

De matrijsinjectie werd opnieuw ontworpen met topologie-geoptimaliseerde conformale koelkanalen die rond de holte-indeling lopen — inclusief de hoeken bij de poort die de traditioneel geboorde lijnen niet konden bereiken — en vervaardigd door Selectieve Laser Smelten (SLM) met MS1 (1.2709) maraging-staalpoeder. Het SLM-proces drukte het complexe kanaalnetwerk, de centrale hoofdinlaat, de 16+ uitlaatpoorten en de holte-gerichte geometrie in een enkele bouwoperatie zonder gelaste verbindingen en zonder geboorde lijnen. Alle kanalen waren georiënteerd om zelfdragend te zijn tijdens het printen, dus het natte oppervlak is als-gebouwd — geen ondersteuningsmarkeringen om doorheen te breken of af te dichten.

Na het printen werd de injectie spanningsvrijgemaakt bij 490 °C, opgelost behandeld bij 820 °C, verouderd bij 480 °C gedurende 5 uur om HRC 50–55 te bereiken, en daarna afgewerkt op het holteoppervlak en gepolijst naar SPI-A3. Het maraging-staal werd specifiek gekozen omdat het uniform hard van oppervlak tot kern (geen risico op ontkooling), de dimensionale stabiliteit behoudt tijdens veroudering (<0,05% vervorming), en polijst tot de optische afwerking die nodig is voor cosmetische verpakkingsonderdelen.

 

Figuur 1: SLM-geprinte MS1 (1.2709) maraging-staal matrijsinjectie — centrale hoofdinlaat, 16+ gerangschikte uitlaatpoorten, als-gebouwde natte oppervlakken. Na veroudering bereikte de injectie HRC 50–55 en werd gepolijst naar SPI-A3 op het holteoppervlak.

4.Het Resultaat

· 35% reductie van de cyclustijd — van 28 s naar 18 s bij de eerste geoptimaliseerde run

· 50% reductie van afval — van 8% naar 4% — vervorming in hoeken geëlimineerd

· HRC 50–55 uniforme hardheid — geen zachte plekken, polijsten naar SPI-A3 op holvlak

· ±0.05 mm nauwkeurigheid van de poort — 16+ kanalen, elke poort binnen tolerantie ten opzichte van de holte

· Zelfdragende kanalen — natte oppervlakte zoals gebouwd, geen ondersteuningsmarken om af te dichten

· Levertijd: 3 weken — van CAD tot verouderd, gepolijst, ingebruiknameklaare inzet

“De conformale kanalen bereikten hoeken waar we nooit heen konden boren. De cyclustijd daalde met 35% bij het eerste artikel, en het maraging staal polijst tot een spiegelgladde afwerking zonder zachte plekken.”

 

Materiaal: MS1 / 1.2709 Maraging Steel  |  Proces: SLM + Veroudering  |  Toepassing: Conformale koeling matrijselement