OLA

Studia Przypadku: Wkładka Formy Wtryskowej ze Stali MS1 Maraging z Chłodzeniem Konforemnym

Materiał: MS1 / 1.2709 (X3NiCoMoTi18-9-5) | Proces: SLM + Starzenie | Forma Wtryskowa do Tworzyw o Wysokiej Kavitacji

Studia Przypadku Druku 3D Metalem

1. Tło

Precyzyjny producent wtryskówek tworzyw sztucznych produkował 16-komorowy cienkościenny element opakowaniowy na prasie o dużej sile nacisku. Tradycyjna forma używała rdzenia ze stali narzędziowej P20 z prostymi wywierconymi liniami chłodzącymi, a układ komór uniemożliwiał wywiercanie linii wodnych w pobliżu bramek. Wynik: elementy odkształcały się w rogach, stopień odpadów wynosił 8%, a czas chłodzenia dominował w cyklu produkcyjnym. Konieczne było zastosowanie wkładki z chłodzeniem konforemnym z maragingu — kanałów, które podążają za geometrią komory do rogów, do których konwencyjne wiertła nie docierają — aby opanować czas cyklu i stopień odpadów.

2. Wyzwanie

Wymagania projektowe obejmowały:

· 16+ wewnętrznych portów chłodzenia konforemnego rozmieszczonych wokół układu komór, z kanałami podążającymi za konturem komory do rogów bramek

· Stal maraging MS1 (1.2709) — HRC 50-55 po starzeniu, polerowalna do lustrzanego wykończenia SPI-A3

· ±0,05 mm dokładności pozycyjnej każdego portu wewnętrznego względem powierzchni komory

· Kanały bez śladów podpór na mokrej powierzchni (geometria samonośna podczas druku)

· Możliwość w pełni utwardzenia — jednorodna twardość od powierzchni komory do rdzenia wkładki, bez miękkich stref

· Dostawa w ciągu 3 tygodni na próby pierwszego egzemplarza

3.Rozwiązanie

Wkład formy został zaprojektowany z optymalizowanymi topologicznie kanałami chłodzącymi, które owijają się wokół układu jamy — w tym narożników wlewów, do których nie mogły dotrzeć tradycyjne wiercone linie "mdash; i został wyprodukowany metodą selektywnego topienia laserowego (SLM) przy użyciu proszku stali maraging MS1 (1.2709). Proces SLM wydrukował złożoną sieć kanałów, centralny główny wlot, 16+ portów wylotowych oraz geometrię skierowaną do jamy w jednym procesie bez spoin lutowniczych i bez wierconych linii. Wszystkie kanały zostały ustawione w taki sposób, aby były samonośne podczas drukowania, dzięki czemu nawilżona powierzchnia jest gotowa do użycia — bez śladów podpór do przełamywania lub uszczelniania.

Po druku wkład został poddany procesowi relaksacji naprężeń w temperaturze 490 °C, wytrąceniu w temperaturze 820 °C, starzeniu w temperaturze 480 °C przez 5 godzin, aby osiągnąć twardość HRC 50–55, a następnie dokończono obróbkę skrawaniem powierzchni jamy i polerowano do klasy SPI-A3. Stal maraging została wybrana celowo, ponieważ twardnieje jednostajnie od powierzchni do rdzenia (bez ryzyka dekarbonizacji), utrzymuje stabilność wymiarową podczas starzenia (<0,05% odkształcenia) i poleruje się do wymaganego wykończenia optycznego dla części opakowań kosmetycznych.

 

Rysunek 1: Wkład formy wydrukowany metodą SLM ze stali maraging MS1 (1.2709) — centralny główny wlot, 16+ rozmieszczonych portów wylotowych, nawilżone powierzchnie gotowe do użycia. Po procesie starzenia wkład osiągnął twardość HRC 50–55 i został polerowany do klasy SPI-A3 na powierzchni jamy.

4.Wynik

· 35% redukcja cyklu produkcyjnego — z 28 s do 18 s przy pierwszo zoptymalizowanym uruchomieniu

· 50% redukcja odpadów — z 8% do 4% — wyeliminowane zniekształcenia narożników

· Jednolita twardość HRC 50–55 — brak miękkich miejsc, polerowanie do stanu SPI-A3 na powierzchni formy

· Precyzja portów ±0,05 mm — 16+ kanałów, każdy port w tolerancji w stosunku do formy

· Samonośne kanały — wykonana nawilżana powierzchnia, ślady po podporach do uszczelnienia

· Czas realizacji: 3 tygodnie — z CAD do wyeksploatowanej, wypolerowanej, gotowej do montażu wkładki

“Kanały konforemne dotarły do narożników, do których nigdy nie byliśmy wiercić. Czas cyklu spadł o 35% przy pierwszym egzemplarzu, a stali maragingowej udało się wypolerować do stanu lustra, bez miękkich miejsc.”

 

Materiał: MS1 / 1.2709 Stal Maraging  |  Proces: SLM + Starzenie  |  Zastosowanie: Wkładka formy z chłodzeniem konforemnym

@