金属3D打印孔隙究竟是敌是友?让产品说话,来现场看!-3D打印技术参考    

金属3D打印孔隙究竟是敌是友?让产品说话,来现场看!

                   

孔隙,一直是金属3D打印行业努力消除的典型缺陷,但以德国Fraunhofer协会为代表的知名研究机构正在打破这一常规认知。它让我们认识到,孔隙一旦从随机变为可控、可设计时,它便从缺陷转化为了一种功能。

Fraunhofer基于孔隙开发的金属3D打印功能结构

3D打印技术参考注意到,在国内就有这样一家企业,它将“孔隙”玩转到了极致,开发出了实用性的3D打印随形透气钢技术,解决了长期困扰模具行业的一个老问题,也让我们重新认识“孔隙究竟是敌还是友”!这一产品将在下周举办的TCT亚洲展上亮相,感兴趣或对此质疑的用户都可现场跟企业交流!

毅速激光基于孔隙开发的3D打印透气钢

“窒息”的模具:被低估的制造难题

在注塑成型的过程中,熔融塑料以高速高压注入模具型腔时,型腔内的气体就会被挤压到角落或末端,如果不能及时排出,就会给产品留下缺料、变色等外观缺陷,统称“困气”。传统上解决困气通常采用开排气槽以及在关键位置嵌入透气钢。

但如今,产品的结构越来越复杂,如新能源汽车发光车标、扫地机器人滚轴、手机外壳精密件等消费品,这些产品的模具型腔死角多、流道设计受限,靠开排气槽已经力不从心。

透气钢是另一解决方案。它是一种具有均匀微孔结构、兼具强度与透气功能的工具钢,气体可以穿过其微孔逸出。但传统透气钢由粉末冶金工艺制造,内部孔隙分布随机,且存在三大硬伤:

一是位置受限,透气钢必须以单独镶件形式嵌入模具,无法随产品曲面自由造型;

二是模具强度受影响,嵌入镶件就得拆分模具,造成整体强度降低,拼接界面也是潜在失效点;

三是内部结构不可控,粉末冶金实现的孔隙分布具有随机性,孔径的一致性也得不到保证,透气的均匀性就会有缺陷。

3D打印制造会呼吸的金属

毅速激光并没有选择简单地模仿传统透气钢,而是利用3D打印技术本身的特点,重新定义了“透气”的实现方式。而要理解毅速激光的技术路线,要首先认识到,金属3D打印中的孔隙并非不可控。

在LPBF金属3D打印工艺中,激光扫描路径、功率、扫描间距、层厚等多个参数共同决定了材料的成形效果。参数可以被刻意优化实现材料完全融合,实现超过99.9%的致密度,也可以有意调配参数组合,实现孔径、孔隙率和空间分布的精确控制。

毅速激光通过结合结构设计、工艺调整、专用材料,实现了透气钢技术从“可用”向“精密可控”的进化。

➡️ 在结构设计方面,毅速激光创新研发出复合层结构设计理念。通过多层协同作用与特殊透气通道布局,实现高效定向排气,有效避免气体倒灌,保障产品成型质量,提升产品表面光洁度与稳定性。

➡️ 在工艺方面,毅速激光针对两层透气钢给出了不同的制造工艺,以实现孔隙特征尺寸的精密制造;

➡️ 在材料方面,毅速激光专门开发了EM400、EM201两种材料。它们不仅确保了在打印过程中能形成理想的孔隙结构,还具有作为模具部件所必须的高强度、高硬度及耐腐蚀性。

结合专门研发的工艺、材料与结构设计,毅速激光在透气钢3D打印领域实现了几项重要突破:

➡️ 一体打印:能够在同一台打印机、同一次打印时,通过对不同区域施加不同的激光参数,实现“这里透气、那里致密”的整体件一体制造,避免拆件,提升模具整体寿命;

➡️ 随形透气:透气区域可根据产品型腔的曲面轮廓自由设计,精准设计在需要排气的位置,并且可以与随形水路集成,一次打印同时解决排气与冷却两大问题,这在传统模具制造中几乎无法实现;

➡️ 高效透气:毅速激光能够做到约80%的孔尺寸位于指定范围内,能保证透气的均匀性和稳定性。

可以看出,这是一套系统性的解决方案,并非简单调整工艺、保留孔隙就能够实现有效的气体排出,要考虑实际生产场景下的功能有效发挥。毅速激光指出,它可以实现任意孔径、任意形状、任意区域都可透气。

笔者注意到,毅速激光已经展示了大量3D打印透气钢的应用,如其已被用于某汽车品牌发光车标、工业过滤、扫地机器人等行业。在其展示的一件电熨斗外壳的制造案例中,因模具困气问题,产品良率为86%,而采用毅速随形透气钢后,产品良率提升至99.7%。

不过,也有用户表达了质疑,最多的便是关于堵塞,但毅速激光指出,只要遵循保养指导,通常不会发生该情况,且其提供清理指导。其特别指出了几个加工和保养要点,如在加工时采用放电或慢丝加工,在合适的温度吹出废料,以及使用超声波清理等。

3D打印透气钢产品亮相TCT亚洲展

3月17日-19日,毅速激光3D打印透气钢产品将亮相TCT亚洲展7E102展位。在本次展会,毅速激光将展示其E3系列金属3D打印机。该设备采用多激光系统(可选2、4、6束激光),成形尺寸分别为250×250×320mm、400×400×420mm、400×400×520mm,搭配模具3D打印专用工艺包、快速嫁接功能,能帮助模具企业快速上手、高效应用。此外,笔者注意到毅速激光于2025年获得了一项关于大幅面3D打印风场技术的专利,该技术能够使E3-420在80μm大层厚的打印模式下,实现成型效率与模具品质的双重提升。

毅速激光另一项重要看点是,其将展示为模具行业专门开发的材料组合,且每种材料都有不同的突出特点。如EM400可以达到A1级的抛光效果,EM201的导热系数高达80w/m·K,EM213的冲击韧性高达35J等等。

END

毅速激光的实践是国内金属3D打印企业将工艺特性转化为产品竞争力的一个典型样本,它将金属3D打印的隐患变成增材制造区别于传统制造技术的优势,体现出该企业跨领域技术研发与整合的能力。

毅速激光目前提供六位一体的金属3D打印服务方案,包括打印设备、材料、工艺、打印服务以及减材制造,同时还能帮助传统模具厂建立增材制造中心。既懂3D打印,更懂模具,对于这家公司来说并不是一句简单的口号!

注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。#模具 #3D打印