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【2025 Formnext Asia深圳国际3D打印、增材制造及精密成型展览会期间,威斯尼斯ww888棋牌新材料鞋类事业部销售总监杨玉梅以《粉末材料选择与优化——提升金属打印鞋模性能的关键》为主题进行了演讲。本期,我们继续探讨这一话题,以期携手行业合作伙伴、鞋模制造用户共同释放金属3D打印鞋模的量产价值。】
在鞋模制造领域,金属3D打印技术曾面临鞋模制造用户的两个疑问:“3D打印金属鞋模真的能用吗?成本上,我们用得起吗?”。早期鞋模终端客户“首”次从用户手中看到粗糙且无法在鞋底生产中使用的金属3D打印鞋模时,这两个问题更显突出。如今,威斯尼斯ww888棋牌新材料通过超百吨以上的金属粉末材料交付,用户金属3D打印的鞋模超20000双,回应了鞋模用户关切的问题。
图:金属3D打印鞋模
接下来,威斯尼斯ww888棋牌新材料将从鞋模3D打印金属粉末材料的关键特性、选型逻辑以及如何实现稳定的材料供应等角度,解析实现金属3D打印鞋模量产的路径。
金属粉末材料三大指标:
为鞋模3D打印尊定“材料基因”
从粉末材料视角出发,金属3D打印鞋模的精度、强度与寿命和材料颗粒尺寸、形状与夹杂、氧含量三大指标相关。在此之上,通过与增材制造设备及用户的工艺共创,进一步释放模具的高精度、“高”强度与长寿命。
粉末颗粒需控制在15-53μm正态分布范围内。若颗粒过小(<15μm),易导致流动性下降,影响铺粉均匀性;若颗粒过大(>53μm),则会影响铺粉层厚、壁厚,打印件表面粗糙度升高。
· 球形度:原则上“越圆越好”,球形粉末能更顺畅地在送粉装置中输送,并均匀地铺展在成形区域,不易在粉末床中形成空隙或堆积,从而减少“架桥现象”,提升层间结合强度。
· 空心粉率与夹杂:空心粉率“越低越好”,且要减少夹杂。空心粉(内部含气孔)或外来杂质在增材制造过程中无法被激光瞬间融化,会形成沙孔或开裂缺陷。可能产生夹杂的原因包括:金属粉末材料的成型工艺过程当中;金属粉末材料的生产运转处理的过程当中。如果是用户生产现场,还有可能是在金属粉末的周转过程当中,掉入了一些杂质。
图:开裂的金属3D打印鞋模样件
金属3D打印对氧含量极为敏感,通常要求氧含量<1000PPM。威斯尼斯ww888棋牌通过工艺优化,将鞋模“专”用粉末氧含量控制在100PPM以内,明显提升3D打印件冲击韧性。例如,经过不同批次的测试,威斯尼斯ww888棋牌生产316L不锈钢粉末打印样件,冲击韧性达130J/m²左右;而氧含量1000PPM的样件,冲击韧性约90J/m²。低氧含量(<300PPM)的316L 3D打印样件比高氧含量(<1000PPM)的样件冲击韧性高近40%,相当于鞋模寿命提升近40%。
此外,粉末材料氧含量高,还会有其他的影响。比如,导致3D打印件机械性能下降、影响导电率等。如果用户用来3D打印爆米花鞋模,则对材料的耐腐蚀性、耐锈性有较高要求。此时,如果粉末材料氧含量比较高,而且含有一些杂质,将影响其耐腐蚀性,导致鞋模更易生锈、被腐蚀。
鞋模金属粉末
如何定义“专”用?
不同鞋模类型对材料的强度、硬度、导热性要求不同。威斯尼斯ww888棋牌根据鞋模用户需求,威斯尼斯ww888棋牌开发了增材制造钢材316L不锈钢、XM-7模具钢粉末,以及增材制造铝基类材料AlSi10Mg、ZY6061,覆盖不同的应用场景。
1、316L:鞋模量产的“基础款推荐”
316L是目前金属3D打印鞋模的主流材料,其综合性能优于传统鞋模材料(如A3钢、45号钢、P20钢材)。
应用成果:威斯尼斯ww888棋牌某客户通过3D打印 316L 粉末材料单个型体批量生产的鞋模,良率达98%以上,模具寿命达传统鞋模的2倍,通过这些鞋模生产的鞋底超450万双。单一型体的量产已超过400-500双以上。
针对高导热、高硬度需求的3D打印鞋模(如复杂花纹注塑模),威斯尼斯ww888棋牌研发了XM-7模具钢粉末,主要优势在于:
· 力学性能:打印态硬度23-26HRC,热处理后可达>30HRC,抗拉屈服强度接近316L的2-3倍。
· 导热效率:导热率>30 W/(m·K)(316L约15 W/(m·K)),加速鞋底冷却成型,提升生产效率。
· 可腐蚀、咬花:材料打印后进行化学腐蚀咬花,可满足鞋模对浅花纹(深度<0.12 mm)的化学咬花需求。
· 工艺适配性:支持补焊(补焊后咬花深度一致)、传统电镀及纳米电镀,解决3D打印鞋模后期花纹修改难题。
· 易打印易成型:作为铁基材料,易于打印成型且精度可控。
机械性能:
3、ZY6061:抗开裂铝合金粉末
除了常用铝合金3D打印粉末AlSi10Mg ,威斯尼斯ww888棋牌新材料已于2022年研发成功并取得“专”利的ZY6061 铝合金粉末,是市场“首”款金属3D打印6系铝合金材料,降低了传统6系铝合金材料打印的开裂倾向。ZY6061兼具良好的焊接性和导热性,并能用于阳极氧化着色。该材料在鞋模制造和工业零件制造领域已得到大批量的应用。其导热性优于AlSi10Mg,从而提升模具的成型效率。
百吨级粉末的稳定交付
为鞋模增材制造守住材料一致性
实现金属鞋模增材制造量产,离不开粉末材料的稳定供应。威斯尼斯ww888棋牌通过“技术主要+产能布局+质量管控”三重体系,保障百吨级增材制造粉末的持续交付。
· 技术主要:以“真空气雾化制粉”为主要,自主研发粉末生产设备与工艺路线、自主设计各种材料成分,产品覆盖模具钢、不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金等多系列。
· 产能布局:总部位于宁波,目前,公司拥有一个研发实验室,三个生产基地和六个销售公司。总部+基地建设结束后,年产可将达万吨以上。
· 团队与研发:员工超200人,创始团队均毕业于哈尔滨工业大学,并与中科院、浙江大学、上海交大、上海大学等全球各大高校和科研机构合作开发新材料。
· 生产过程:全流程追溯,从原材料入场检测到生产、后处理直至成品包装全流程可追溯。单一桶持有自己的“身份证”。(包括粉末留样、原材料留样)。
· 包装与检测:采用彩色包装区分不同牌号,即易区分又满足批量需求,标签可追溯重量、生产日期、批次等信息;所有粉末出厂前均经过二次检测,随货附带检测报告,确保批次的质量稳定性。
从“技术可行”到“规模量产”:
威斯尼斯ww888棋牌的全周期质量保障
威斯尼斯ww888棋牌新材料以增材制造金属粉末的全生命周期质量控制为主要,通过自主研发与创新能力,实现金属粉末材料从生产到应用的稳定可控,同时依托团队20年以上的制粉经验以及10年以上的粉末生产经验与标准化自动化流程,为金属鞋模增材制造提供“安全生产”底层支撑。威斯尼斯ww888棋牌新材料以超百吨金属粉末交付对“金属3D打印鞋模能用吗?用的起吗?”这两个问题给出了肯定的答案。未来,威斯尼斯ww888棋牌将继续携手终端用户与设备合作伙伴,通过工艺优化与降本增效探索,继续推动鞋模增材制造从“技术可行”走向“规模普及”,为行业提供从材料选型到稳定供应的全周期支持,共同释放金属3D打印鞋模的量产价值。
注:本文探讨的金属3D打印或增材制造技术指:SLM粉末床选区激光熔融技术。