Le Vélo3D Sapphire La famille d'imprimantes est capable d'imprimer dans une variété de matériaux, c'est pourquoi nous en évaluons toujours de nouveaux à ajouter à notre liste croissante. Le plus récent à rejoindre est M300 Tool Steel.
Dans cet article, nous examinons les propriétés du matériau, les défis rencontrés lors de l'utilisation de systèmes de fabrication additive métallique (AM) conventionnels pour imprimer en M300, et comment la technologie de fabrication de Velo3D est particulièrement adaptée à l'impression avec M300, en particulier les pièces où les fluides flow ou des pièces qui échangent de la chaleur.
Un insert d'outillage refroidi conforme d'une surface de travail pour le moulage sous haute pression (tel qu'imprimé)
Propriétés matérielles
L'acier à outils M300 est un alliage à très faible teneur en carbone avec des propriétés de résistance et de dureté très élevées dérivées de composés intermétalliques plutôt que de la teneur en carbone. Le matériau est composé principalement de nickel, avec du cobalt, du molybdène et du titane comme métaux d'alliage intermétalliques secondaires.
Une caractéristique importante du M300 est qu'il est facilement traité thermiquement, avec des propriétés mécaniques supérieures obtenues après durcissement par vieillissement.
Plus précisément, le M300 peut être traité thermiquement à l'aide d'un simple processus de durcissement par vieillissement thermique pour obtenir une dureté et une résistance excellentes. C'est aussi un acier durcissable avec une excellente usinabilité pour de nombreuses applications d'outillage (post-durci à plus de 50 HRC).
Le matériau peut également être usiné CNC ou poli pour des caractéristiques spécifiques.
Propriétés des matériaux M300
- Haute résistance
- Haute dureté
- Haute résistance à la fatigue
- Bonne usinabilité
- Résistance à la chaleur jusqu'à 900°F / 482°C
Applications
L'impression 3D métal offre une opportunité passionnante à l'industrie automobile d'imprimer des pièces utilisées dans des applications d'outillage. Velo3D a déjà constaté un vif intérêt pour l'alliage de la part des constructeurs automobiles pour une utilisation dans les inserts moulés sous pression à haute pression (HPDC), le moulage par injection et d'autres types d'outillage.
Avec la FA métallique, les ingénieurs peuvent réduire les délais d'exécution et ouvrir la fenêtre de conception pour des canaux de refroidissement conformes plus complexes et efficaces.
Cependant, les aciers à outils à haute teneur en carbone tels que H13 ou M2, qui sont généralement utilisés dans les applications d'outillage et de moulage, sont très difficiles à traiter avec la fusion laser conventionnelle sur lit de poudre (LPBF).
Malheureusement, la FA conventionnelle fait face à un Catch-22 : la plupart des systèmes ne peuvent imprimer que des canaux d'un diamètre de 5 à 6 mm. Tout plus grand et les canaux voient des problèmes avec la rugosité de la couche inférieure (haut du canal) qui peuvent potentiellement réduire la durée de vie des pièces par la propagation des fissures.
Pour les inserts HPDC, cela limite la valeur que la FA peut générer avec un refroidissement conforme, une technique utilisée pour augmenter la durée de vie des pièces. Cela peut poser aux ingénieurs un véritable dilemme. L'ajout de canaux pour refroidir la pièce peut augmenter sa durée de vie mais les optimiser trop et la pièce commence à tomber en panne à cause des canaux.
De plus, le dimensionnement de la pièce est un défi. De nombreuses pièces utilisées dans l'industrie automobile sont plus grandes que l'enveloppe de construction des imprimantes AM conventionnelles.
Les avantages de l'utilisation de la solution de bout en bout Velo3D avec M300 Tool Steel
Velo3D offre aux clients la possibilité d'améliorer les performances grâce à des canaux de grand diamètre de meilleure qualité avec une rugosité améliorée de la peau du bas et une imprimante grand format capable d'imprimer des pièces d'un diamètre de 600 mm sur 1000 mm de hauteur.
Avec l'ajout de M300, Velo3D offre une alternative comparable en termes de propriétés mécaniques (à H13 et M2), mais avec une aptitude à la fabrication additive éprouvée.
Le M300 combiné aux capacités d'impression de Velo3D permet une conception améliorée du canal de refroidissement qui peut augmenter la durée de vie des inserts.
De nombreux clients d'outillage recherchent des canaux de plus de 20 mm - clairement un défi pour la FA conventionnelle. Des canaux jusqu'à 100 mm ont été imprimés sur des systèmes Velo3D, ouvrant la fenêtre de conception pour de nombreux nouveaux concepts.
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