深度解析毅速3D打印隨形透氣鋼及模具應(yīng)用

2024年3月27日，來自上海毅速激光的副總王利軍先生開展了一場以“3D打印隨形透氣鋼”為主題的線上直播，王利軍先生是ESU毅速的創(chuàng)始合伙人，擁有20余年精密制造行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，10余年增材制造行業(yè)技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)，曾任上海市模具技術(shù)協(xié)會秘書長，現(xiàn)兼任協(xié)會副會長。



王利軍首先介紹了為什么要使用透氣鋼，在注塑模具領(lǐng)域，如果模具排氣不好，在熔融塑膠高速打進(jìn)型腔時，型腔中的空氣與塑膠分解產(chǎn)生的空氣不能及時排出，容易產(chǎn)生困氣，導(dǎo)致缺料/燒焦等缺陷。而且隨著產(chǎn)品形狀日益復(fù)雜，并不是所有困氣區(qū)域都可以開排氣槽，因此需要透氣鋼來加強(qiáng)排氣。某些工具或金屬零件需要具備透氣、保壓、過濾等相關(guān)功能，透氣鋼特殊的結(jié)構(gòu)為這些功能的實(shí)現(xiàn)提供了可能。


傳統(tǒng)透氣鋼，又稱為透氣性工具鋼或微孔工具鋼，是一種特殊類型的工具鋼，具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)。這種鋼的特點(diǎn)是在高壓下可以讓氣體或液體通過其微孔結(jié)構(gòu)。
目前市面上傳統(tǒng)的透氣鋼基本上由粉末冶金工藝生產(chǎn)而產(chǎn)生，因?yàn)楣に噺?fù)雜，為歐美廠商所壟斷，即便如此，它們在性能上也存在著一些短板，特別是位置受限的問題。


為了解決上述問題，毅速開發(fā)了3D打印隨形透氣鋼，具有均勻的孔洞，實(shí)體部分與透氣孔部分合二為一。



毅速3D打印透氣鋼具有以下特點(diǎn)：

① 隨形透氣，應(yīng)用范圍廣。打印區(qū)域和打印形狀不受限制，透氣鋼區(qū)域可隨膠位做成任意形狀。圖中模具上方藍(lán)色部分為透氣鋼，下方淺色部分為實(shí)體模仁。紅色管道為透氣管道，綠色管道為隨形水路。這些是傳統(tǒng)注塑模具無法實(shí)現(xiàn)的，只有通過3D打印技術(shù)來制造。



② 孔徑穩(wěn)定，透氣均勻。可以做到約80%的孔尺寸在指定范圍內(nèi)，透氣效果非常均勻。


③ 打印成型集成度高。采用傳統(tǒng)透氣鋼往往需要拆鑲件，可能導(dǎo)致工件強(qiáng)度下降，且部分不接受分模線區(qū)域無法拆鑲件。采用3D打印，透氣鋼與實(shí)體部分無縫銜接，也可結(jié)合隨形水路，一次打印成型，打印完成后是一個整體，不需要做鑲件。



毅速3D打印隨形透氣鋼，3D打印、一體成型，不限位置、不限形狀、無需拆鑲件，需要透氣的地方可以隨形透氣，不需要透氣的地方致密度可達(dá)99.99%。既實(shí)現(xiàn)高效透氣，又可以保證整體強(qiáng)度，極大增強(qiáng)了使用壽命，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

在打印出的樣件透氣效果演示中，可以看到透氣效果非常好。


在打印透氣模具的過程中，毅速使用了自主研發(fā)的專利材料ESU-EM191S，這種材料的透氣鋼，能滿足模具所需的高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕等需求，是很多頭部企業(yè)的指定使用材料。



在耐腐蝕的實(shí)驗(yàn)測試中，ESU-EM191S取得了良好的測試結(jié)果。



王利軍表示，毅速的3D打印透氣鋼可以用于眾多領(lǐng)域：

①替代傳統(tǒng)透氣鋼:注塑模具，壓鑄模具，紙塑模具，發(fā)泡模具，泥胚具等，還有軍工、設(shè)備等各類領(lǐng)域。

②透氣鋼行業(yè)新應(yīng)用:石油石化、環(huán)保與水處理、食品醫(yī)藥、電子電器、航空航天、船舶制造等行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷進(jìn)步和工藝的不斷完善，透氣鋼的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)�會進(jìn)一步拓寬，為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提供更加優(yōu)質(zhì)的材料和解決方案。


并列舉了多個應(yīng)用案例，這是一個掃地機(jī)器人卷軸的注塑模具鑲件。卷軸采用的TPU材料具有粘彈性，注塑成型時，材料就會發(fā)生粘附作用導(dǎo)致產(chǎn)品粘模，脫模困難。毅速整個模芯兼具透氣和隨形水路，既保證了均勻冷卻同時，產(chǎn)品脫模時，通過透氣區(qū)域均勻吹氣，使產(chǎn)品懸浮于模芯機(jī)械手輕松夾取工件至指定位置。



下面的案例是汽車車標(biāo)的注塑模具，新能源汽車經(jīng)常采用能發(fā)光的車標(biāo)，采用雙色模，在注塑的過程中容易困氣。毅速3D打印隨形透氣鋼與隨形水路結(jié)合設(shè)計，起到解決模仁加工困氣和縮短成型周期的雙重效果。



手機(jī)外殼注塑模具，同樣需解決困氣問題，提升產(chǎn)品良率，產(chǎn)品量大，需提升生產(chǎn)效率。毅速3D打印隨形透氣鋼和隨形水路一起設(shè)計，解決困氣問題，保證產(chǎn)品外觀，同時更接近產(chǎn)品的隨形水路極大提升了冷卻效率，有效縮短成型周期，提升生產(chǎn)效率。



除了上述的注塑模具應(yīng)用之外，王利軍還分享了毅速開發(fā)的一款透氣針，創(chuàng)新地將3D打印隨形透氣鋼技術(shù)融入，除具備常規(guī)頂針、鑲針的功能外，還可以解決某些特定位置的困氣問題，以極小的成本，有效提升產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率。一位具有40年經(jīng)驗(yàn)的模具專家看到這款產(chǎn)品后表示，能夠解決模具里面的關(guān)鍵問題。




還可以直接打印過濾接頭，對于需要過濾雜質(zhì)的應(yīng)用場景，使用3D打印隨形透氣鋼，孔隙穩(wěn)定，透氣均勻，強(qiáng)度高硬度大，打印材料ESU-EM191S韌性高耐腐蝕，可有效替代濾網(wǎng)，滿足特定需求。




在鞋模領(lǐng)域，使用發(fā)泡材料產(chǎn)品成型時困氣。形狀復(fù)雜，傳統(tǒng)透氣鋼位置和形狀受限。采用3D打印隨形透氣鋼，不限形狀和位置，可以解決任意區(qū)域的困氣問題，有效解決了鞋底成型困氣問題。



3D打印透氣鋼的諸多應(yīng)用案例，不再一一贅述，最后介紹了毅速的公司業(yè)務(wù)，感興趣的朋友可以觀看直播回放視頻。

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