Farsoon opracował druk 3D ze stali narzędziowej H13
Pierwsze wdrożenie wydruku z H13 i jego właściwości mechaniczne
Stal narzędziowa H13
H13 to powszechnie stosowana, uniwersalna stal narzędziowa. Jest dobrze znana ze swych dobrych właściwości mechanicznych, wysokiej odporności na ściskanie, na szok termiczny i ścieranie. W porównaniu do innych gatunków stali, H13 częściej stosuje się do produkcji narzędzi do pracy w wysokiej temperaturze. H13 cechuje wysoka wytrzymałość i dobra stabilność podczas obróbki cieplnej. Wytwarzanie elementów ze stali narzędziowej H13 obejmuje szeroki zakres zastosowań. Stal narzędziową stosuje się do form odlewnicznych, matryc do wytłaczania oraz elementów form wtryskowych o wysokiej wytrzymałości i gładkości.
Wysoka zawartość węgla w stopie stali H13 sprawia, że druk 3D ze stali H13 (stapianie proszku) przy standardowych parametrach dla proszków metalowego jest niezwykle trudne. Zawartość węgla łatwo odparowuje i może zanieczyścić powierzchnię proszku podczas procesu wytwarzania. Taki efekt może prowadzić do niechcianych powikłań i problemów. Powstają wtrącenia wewnętrzne w elemencie, porowatość czy pęknięcia termiczne szczególnie w obszarach narażonych na wyższe naprężenia.
Współpraca z klientem
W celu znalezienia optymalnego rozwiązania problemu jakim jest wytwarzanie narzędzi ze stali H13 metodami przyrostowymi w procesie selektywnego laserowego spiekania proszków metalowych (SLM), zespół Farsoon połączył siły z amerykańskim partnerem przemysłowym Next Chapter Manufacturing.
Jednym z efektów podjętej współpracy jest separator używany do chłodzenia i oddzielania plastikowych elementów w procesie formowania wtryskowego, który jest stosowany w wewnętrznej strukturze formy. Do struktury separatora dodano długi na około 16 cm (1/16 cala, zgodny z NPT) wewnętrzy, wodny kanał chłodzący. Dzięki systemom do wytwarzania addytywnego z metali Farsoon (FS271M), Next Chapter Manufacturing było w stanie zrealizować projekt i dostarczyć 4 separatory w zaledwie 8 dni. Separatory do form wtryskowych wdraża się bezpośrednio do linii produkcyjnej. Dzięki projektowi z układem chłodzącym pozwalą one przyspieszyć proces chłodzenia i wyeliminować odkształcenia w gotowych elementach. Innowacyjne chłodzenie separatorów spowodowały redukcje cyklu chłodzenia wytwarzanych elementów z 48 sekund do 30 sekund. Przy zachowaniu tych samych parametrów wytwarzania, przekłada się to na zysk dla przedsiębiorstwa około 100 000$ rocznie.
„Zdecydowaliśmy się na współpracę z firmą Farsoon Technologies. Dostarczają otwarte systemy, co oznacza, że możemy na ich urządzeniach opracowywać konkretne procesy modyfikując wybrane, potrzebne parametry. Umożliwi nam efektywny druk 3D ze stali H13 i innych stali narzędziowych” – mówił Jason Murphy, prezes Next Chapter Manufacturing. „Otwartość systemów umożliwia nam również wykonywanie kontrolnych wydruków. Próbki poddawane są optymalizacji poprzez zmianę parametrów procesu w celu dalszej poprawy wytrzymałości i szybkości. Technologia maszyn Farsoon oferuje projektantom znacznie większą swobodę. Dostarcza najbardziej efektywnych rozwiązań dla produkcji drukiem 3D, czego nie oferują maszyny innych producentów.”
Efekty wspólnej pracy i badań
Zespół wdrożeniowy Farsoon przeprowadził wiele testów procesu przetwarzania w celu opracowania najlepszych parametrów procesu. Optymalizowano moc lasera oraz strategie prowadzenia wiązki lasera (strategie skanowania). Modyfikowano również model odpuszczania naprężeń wewnętrznych a także schemat obróbki cieplnej. Optymalizowane zestaw parametrów pozwala wyeliminować pęknięcia termiczne i uzyskać jednolitą strukturę (rysunek 2). Podczas procesu stapiania proszku uzyskuje się również bardzo wysoką gęstość względną wynoszącą ponad 99%. Części ze stali H13 wykonane technikami przyrostowymi wykazały również doskonałe właściwości mechaniczne. Są one w pełni porównywalne z elementami wykonanymi z tego samego materiału w procesie obróbki plastycznej. Elementy wykonane w procesie stapiania proszków metalowych (druk 3D ze stali H13) osiągają twardość około 50 w skali Rockwella.
Wyjątkowa wydajność elementów wykonanych technikami przyrostowymi w połączeniu z strategia otwartych parametrów urządzeń firmy Farsoon oferuje użytkownikowi najwyższą swobodę w dalszym rozwijaniu procesu wytwarzania, który będzie najlepiej dostosowany do jego potrzeb.
Zgodnie z filozofią Farsoon Technologies ‘Open for industry – otwartość dla przemysłu’, firma wysoce angażuje się w dostarczanie swoim klientom kompleksowych rozwiązań w zakresie przemysłowego druku 3D. Szczególnie udziela się w obszarze opracowywania nowoczesnych materiałów i innowacyjnych zastosowań. Dotychczas firma Farsoon z powodzeniem opracowała i wprowadziła 16 zestawów parametrów stapiania proszków metali. Intensywnie działała również nad rozwojem specjalistycznych materiałów dla druku 3D. Obszar badań to materiały takie jak wolfram, tantal, czysta miedź, stal maraging 18Ni300 czy też różne stopy na bazie niklu. Z powodzeniem dostarczyła swoim klientom wiele lekkich i funkcjonalnych materiałów do przetwarzania w procesie druku 3D. Nowe materiały znajdują zasotoswanie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym, dentystycznym, form wtryskowych i wielu innych branży.