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    從技術突破到成為新支柱

    H&B Electronic 公司是一家開展跨國業務并獲得多項國際認證的制造企業,主營機電、工業電子、醫療技術和其他突破性技術領域的高精度元件,并注重質量和成本效益的同步發展。該家族企業決定借助通快的 TruPrint 5000 進入金屬 3D 打印領域?!蔽覀儗λ芰狭悴考约白⑺苣>叩馁|量和經濟性有著嚴苛的要求。因此我們也愈加注重組合利用隨形溫控和熱工具鋼 1.2343。我們只有在通快的幫助下才能滿足這些要求“,Thomas Weinmann 說道。他是 H&B Electronic 公司的增材制造專家。

    H&B Electronic GmbH&Co.KG

    www.h-und-b.de

    H&?B Electronic 公司成立于 1984 年,是一家機電元件制造企業。H?&B 公司的代肯普夫龍(Deckenpfronn)工廠地處黑森林北部邊緣,占地約 13,500 平方米。該公司專門從事精密儀器元件、連接器系統及組件的研發和生產——憑借超高精度全方位滿足客戶的個性化需求。該公司作為家族企業,增長勢頭已保持了 30 年之久,業務表現十分出色。

    行業
    用于機電、工業電子、醫療技術的零部件
    員工人數
    340
    地點
    德國代肯普夫龍(Deckenpfronn)
    通快產品
    • TruPrint 5000
    應用
    • 適用于注塑模具的 3D 金屬打印技術

    挑戰

    除此之外,H&B 公司還投入了約 340 名員工通過注塑工藝生產用于自動化技術的塑料外殼。因為外觀也很重要。以 H&B 公司制造的傳感器執行器接線盒為例,二極管就位于透明塑料窗之后。對于這種情況,模具就需要許多輪廓精細的隨形冷卻通道,以便合成材料能夠在生產過程中以受控的方式均勻釋放熱量并快速冷卻。這是因為如果冷卻太慢,在該應用場景中所用的合成材料就會變為乳 狀。對于注塑冷卻普遍適用的是:盡可能快且均勻。均勻冷卻可確保質量,快速冷卻則可縮短循環時間,從而降低單件成本。

    該公司此前曾使用過沒有隨形溫控的模具,但塑料窗總是模糊不清,廢品率也居高不下。雖然 H&B 公司的模具專家長期以來一直將具有隨形溫控的 3D 打印嵌件用于各種模具之中,但目前可用于 L-PBF 工藝的時效處理鋼材并未令他們滿意,尤其是 1.2709 鋼。因此我們決定在自有的 3D 打印機上使用耐熱工具鋼 1.2343 進行增材制造,這種鋼材在模具廠商中頗具名氣且廣受歡迎。

    相較于時效處理鋼材 1.2709,這種調質鋼 H11(1.2343)帶來了更多優勢,例如在耐磨性、導熱性、熱硬度、耐熱性和可拋光性方面。它的最終材料性能是通過調質處理進行調整的,因此這種鋼材更適合應用于模具制造。但其碳含量較高,導致可焊性不佳,因此對所用的 L-PBF 工藝具有嚴格的要求。

    使用混合制造的零件,您可以節省大量打印時間,從而節省打印成本。對于我們的首批模具核心之一,打印成本方面的節省潛力約為 42%。

    Thomas Weinmann
    H&B Electronic 增材制造專家

    解決方案

    這正是通快 TruPrint 5000 的用武之地:通過進行 500°C 預熱,該機可以妥善加工諸如 1.2343 之類的含碳工具鋼。TruPrint 5000 會將基板加熱至 500°C,并在增材制造的過程中將基板和已被打印的基材維持在該溫度下。這樣就可防止在粉末被激光束熔化后,凝固材料的溫度下降并導致形成硬而脆的馬氏體。市面上常見的 3D 打印機雖然可實施 200°C 預熱,但還不足以實現此類的溫度曲線控制。最壞的結果就是打印出一個裂紋交織且無法使用的零部件。

    Thomas Weinmann 還有額外的收獲,他高興地說:“由于增材結構(局部生成的熔池、底層的多次局部重熔以及激光軌跡的逐層旋轉)我們獲得了與傳統電渣重熔(ESR)工具鋼類似的細晶粒狀金屬組織”。

     

    實施

    傳統減材制造技術遭遇極限之處,正是增材制造技術的用武之地。通過選配 Preform Basic,H&B 公司就可將兩種工藝的優點結合起來。例如,H&B 制造的模具芯在底部區域具有一部分垂直向上延伸的溫控通道,且在該區域內可實施常規鉆孔。但后續部分的溫控通道也必須通過增材制造進行加工,因為無法在拐角處鉆孔。

    H&B 公司采用傳統的減材制造式底板來生產模具芯。該底板被裝備到 3D 打印機中后,機床內置的攝像頭就會校正底板和待打印的幾何形狀。如裝備有多塊底板,則甚至可以單獨校正每個部件。隨后就開始進行增材制造?!笆褂没旌瞎に囍圃斓牧慵晒澥〈罅看蛴r間,從而節省打印成本,這是因為打印體積已被顯著減少。對于我們的首批模具芯之一,打印成本方面的節省潛力約為 42%”,Thomas Weinmann 說道。

    Thomas Weinmann 及其團隊還仔細研究了在預制批件上進行構建時的一個要點:傳統方式制造的底板與 3D 打印零件之間的完全契合?!拔覀冊趥鹘y電渣重熔(ESR)工具鋼 1.2343 上進行 3D 打印。即使通過顯微鏡觀察,也未發現任何間隙、裂縫之類的問題。他解釋說:“我們通過這種混合工藝制造的零件,其材料是絕對契合的”。

    得益于 3D 打印技術,均勻快速釋放工藝熱量所需的隨形冷卻已并非難事,因為有了該技術,此前無法想象的冷卻通道走向幾乎可在任何位置實現。  使用傳統技術可能無法制造出這樣的模具芯。甚至是對于保守的模具技術無法生產或只能以犧牲質量的方式生產的塑料模制件,3D 打印技術通常都不再話下。

    展望

    得益于 TruPrint 5000,H&B 公司滿足了自身對質量和經濟效益的要求??偨浝?Hans B?hm 說:“一般來說對于這樣一筆投資,人們必須仔細斟酌。但因為我們熟悉技術,所以這種事情對我們來說很輕松。我們發現在金屬 3D 打印領域存在巨大機遇。實際上在最開始,我們關注得更多的是質量而非成本”。對他來說,這項技術以及 TruPrint 5000 將帶來徹底的改變,因為它涉及的并非普通金屬,而是工具鋼。  因此對于 H?&B Electronic 公司的這位企業家來說,采用 3D 打印技術進行工具和模具制造作為最初的技術突破會在不久的將來發展成為新支柱,這是理所當然的?,F已邁出了第一步。

    深入了解該產品

    TruPrint 5000
    TruPrint 5000

    高效的半自動化 3D 打印系統 TruPrint 5000 助您為工業批量生產做好充分準備。得益于可選 500 °C 預熱裝置以及由三臺 TRUMPF 500 W 光纖激光器構成的全域式多激光系統選配等功能,確保為要求嚴苛的工業應用做好最佳準備。該款機床快速可靠地生產出由不同金屬材料制成的優質部件,同時滿足工具與模具制造(也通過在預成型毛坯上進行 3D 打?。?、航空航天以及醫療技術領域的高質量要求。

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    版本日期:2023.09.26

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