隨著金屬增材製造作為(wei) 製造塑料注射成型模具技術的發展，許多公司利用3D打印技術通過縮短周期時間和挑戰常規方法進行隨形冷卻來節省成本並提高生產(chan) 率。

這些熱加工應用正在增長，但是3D打印在冷加工工模具領域卻鮮為(wei) 人知。本期，3D科學穀與(yu) 穀友通過案例來一起洞悉瑞典工模具鋼行業(ye) 領導者如何通過GE EBM設備3D打印冷作工模具。

Uddeholms從(cong) 材料到3D打印再到後處理的全流程服務 Uddeholms

隨著對輕質產(chan) 品的需求增加，越來越多的高級高強度鋼被使用在最終產(chan) 品中。這對用於(yu) 衝(chong) 壓成形和修整鈑金零件的工具鋼以及零件的質量提出了更高的要求，需要沒有毛刺，並且避免應力集中，從(cong) 而不會(hui) 危及所生產(chan) 零件的使用和壽命。這對用於(yu) 衝(chong) 壓，成形和修整鈑金零件的工模具鋼提出了更高的要求。

瑞典高合金工具鋼生產(chan) 商Uddeholms 通過3D打印獲得了耐磨損且節約材料的模具。其所用的材料是冷作工具鋼，根據3D科學穀的市場了解這種材料最重要的性能是良好的耐磨性，這通常是由淬硬組織中大量碳化物實現的。碳化物的形成是由特定的合金元素驅動的，並由碳含量控製。因此，冷作工具鋼牌號是高度合金化的鋼牌號，並且碳含量高。

然而高的碳含量使得在嚐試使用3D打印生產(chan) 工模具時會(hui) 引起問題-根據3D科學穀的市場了解這種材料非常容易在快速凝固過程中開裂。冷作工具鋼是不可焊接的材料，另外，在凝固和隨後的熱處理期間的偏析效應可能導致碳化物的不均勻分布，從(cong) 而導致較差的磨損性能。

顯現激光與(yu) 電子束加工的巨大差異

因此通過3D打印來生產(chan) 冷作工具鋼就排除了激光熔化金屬3D打印技術，Uddeholms 選擇了GE 增材製造旗下的Arcam的電子束熔化（EBM）工藝，該工藝雖然仍然很熱，但可用於(yu) 加熱（散焦）和熔化（聚焦），這允許在加工期間控製和維持溫度以防止裂紋形成的可能性。

此外，EBM是真空工藝，可保護材料和粉末不受汙染，從(cong) 而可以將所需合金的嚴(yan) 格化學性能保持在其規格範圍內(nei) 。根據3D科學穀的了解熔化過程中的高凝固速率導致細小且均勻的微觀結構，這對於(yu) 碳化物的形成和分布都是必需的。

使用GE Additive Arcam EBM HT在950°C下加工Uddeholm Vanadis 4 Extra硬質合金 Uddeholms

為(wei) 了釋放EBM電子束金屬3D打印技術在冷作工具鋼材料加工中的潛力，Uddeholm和GE Additive開發了用於(yu) EBM的Uddeholm Vanadis 4 Extra粉末材料，這種材料是一種鉻-鉬-釩合金鋼，最初開發為(wei) PM粉末冶金用途（單軸向剛性模具壓製成形法），現已進行了修改並適用於(yu) EBM工藝。

Uddeholm Vanadis 4 Extra保留了PM版本的材料性能，具有優(you) 異的耐磨性和良好的韌性，優(you) 於(yu) D2等傳(chuan) 統的冷作工具鋼。通過在EBM處理和後續熱處理，Uddeholm發現可以用細分散的碳化釩獲得硬化的顯微組織，從(cong) 而提供必要的優(you) 異耐磨性能和良好的韌性。

顯現電子束加工優(you) 勢

通過EDM電子束金屬3D打印技術加工的Uddeholm Vanadis 4 Extra模具的硬度達到64 HRC，抗壓強度為(wei) 2700 MPa，韌性為(wei) 20J。經過EBM加工的模具已經在衝(chong) 壓操作中進行了測試，其中模具的磨損性能和所生產(chan) 零件的質量都與(yu) Vanadis 4 Extra PM級非常相似。

Uddeholms

3D打印冷作工具的優(you) 勢與(yu) 3D打印用於(yu) 注塑的隨形冷卻模具的優(you) 勢不同，3D打印用於(yu) 注塑的隨形冷卻模具的主要目的是實現複雜的設計和內(nei) 置的冷卻通道。而一些傳(chuan) 統冷作工具的設計，要求進行大範圍的機加工，最多可去除75％的材料。對於(yu) 這些零件，通過3D打印可以大量節省加工時間、材料成本和能源。

3D打印冷作工具的典型好處是減少了所需的材料量–鋼鐵廠生產(chan) 冷作工具的材料需要在合適的時間提供合適的材料等級，合適的尺寸和合適的材料，這使采購成為(wei) 一項棘手的業(ye) 務。在這種時候，這可能意味著增材製造是傳(chuan) 統工模具製造的一種很好的補充方法。這些工模具可以實現相同的性能，而不必花費時間去尋找合適的原材料，占用資金和破壞現金流。

Uddeholms

在中國，Uddeholm的銷售是通過瑞典一勝百來完成的，瑞典一勝百成立於(yu) 1945年，在亞(ya) 太各地設有近50家銷售服務中心，為(wei) 市場提供最優(you) 質的鋼材。作為(wei) 亞(ya) 洲工模具鋼解決(jue) 方案供應商，一勝百擁有較強的工模具鋼加工服務和技術專(zhuan) 長，是行業(ye) 內(nei) 的重要力量。

從(cong) 金屬粉末的生產(chan) 開始，到工程設計、仿真、原型製造、加工和全範圍的後處理，一勝百提供增材製造全產(chan) 業(ye) 鏈的支持。這種端對端的解決(jue) 方案，減少了浪費並降低了供應鏈中的風險。