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耐磨、防锈、高抛光丨模具3D打印专用材料新突破!

2020.09.01

金属3D打印中最常见的形式就是粉末床熔融,这类工艺原理是使用热源(SLM工艺使用激光,EBM工艺使用电子束)逐点将粉末颗粒熔融在一起,逐层加工至物件完成。

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图1:SLM选区激光熔化

 

在实际生产中我们可能会存在很多问题,例如孔隙、残余应力、致密度、翘曲、裂纹及表面光洁度等。而在这些问题中,无一例外,金属粉末材料的选择起着至关重要的作用,例如:为提高表面光洁度,可采用粒径更小的粉末、更薄的层厚;为提高零件的致密度可采用球形度更高的粉末;此外粉末元素配比是否合适从而赋予模具抗氧化耐腐蚀的特性等等,诸如此类我就不多赘述,足以可见一款既适用于3D打印技术又适用于模具领域的金属粉末材料有多重要。

 

目前市面上,虽然金属粉末牌号众多,但真正契合3D打印技术与模具制造相结合的金属粉末材料极为少见。而ESU毅速凭借高瞻远瞩的战略眼光率先开启模具3D打印专用金属粉末体系的建立。

 

在2018-2020年仅三年时间便有ESU-EM系列三种牌号系列粉末推向了市场且反应颇为良好,更值得一提的是这三款粉末所针对的便是模具3D打印领域。本期小编带大家着重了解ESU毅速自主研发的ESU-EM191:3D打印模具不锈钢粉末。

 

 

ESU-EM191:  3D打印模具不锈钢粉末

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 图2:ESU-EM191


ESU-EM191是ESU毅速自主研发的适用于增材制造的不锈钢,这种钢材可适用于对硬度、韧性和抛光均有要求的多种应用领域,此材料兼具模具钢材良好的机械性能、导热性能和抛光性能。ESU-EM191根据其独特的综合性能使其成为耐腐蚀、高耐磨和高硬度的中小型增材制造模具钢首选。

 

应用案例:电子连接器模具

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 图3:电子连接器水路示意图

 

客户塑胶产品为电子连接器,产品公差较严并且产品较小原始模具无水路,成型周期长,且生产过程中成品尺寸不稳定。ESU毅速设计方案通过3D打印技术在连接器模具内部设计随形水路,使水路遍布模具型腔,从而提升冷却效率,缩短成型周期并均衡模温,缩小产品公差提高产品质量。

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图4:电子连接器模具示意图

 

而在打印材料上ESU毅速设计师表示采用的就是自主研发的ESU-EM191(3D打印模具不锈钢粉末—高耐磨、高抛光)金属粉末,那么这种粉末特性无疑给予模具产品巨大的优势。

 

01高强度/高硬度

 

因连接器的注塑产品塑胶原料一般含有较高的玻纤,对模具镶件的冲刷作用较强,如果应用普通模具钢材,模具很快就会产生磨损。因此作为电子连接器模具材料应具备较强的耐磨性。毅速便针对原材料的耐磨性开发出ESU-EM191,这款材料高强度/硬度源于>0.2wt.%的C以及Cr、Si、Mo等元素的固溶强化,同时调控V、Nb、Mo的含量提高了析出强化作用,使模具有更加明显的二次硬化效果。

 

02防锈防腐蚀

 

此外防锈防腐蚀是作为3D打印模具工件必备的一个性能,因为3D打印工件其内部水路非常细小,材料若易生锈则对随形水路造成堵塞的风险导致冷却流量减少,冷却周期增长。而ESU-EM191的防锈性能源于≮13wt.%的Cr含量,促进晶界析出M23C6型碳化物,从而赋予钢材良好的耐腐蚀性能。

 

03抛光性

 

针对表面需求可抛光性能也是连接器模具一个必备要素并且3D打印模具成型后存在一定的开裂风险。对于此类问题,ESU毅速工程师讲解到,ESU-EM191粉末成分优化后Ni元素的适当提高,通过提高材料本身韧性而大大降低热处理裂纹的出现。

 

因此ESU毅速设计师在设计3D打印方案中除了利用随形水路缩短产品成型周期,提高产品良率外,材料上采用ESU-EM191(3D打印模具不锈钢粉末)打印,从而提高产品耐用性,防锈防腐蚀性保障模具工件寿命。

 

从最早的ESU-EM181、ESU-EM191、ESU-EM201、到未来的ESU-EM213,经过不断完善,ESU毅速EM系列3D打印专用金属粉末体系的建立或将成为3D打印新材料市场的行业标准,为推动模具制造的发展做出巨大的贡献。

毅速
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