工具钢增材制造（H13/1.2709）
注塑模具中的随形冷却可极大缩短周期时间。
1。简介：新维度的工具制造
塑料注射成型或压铸模具是一个价值数十亿美元的产业。大型钢模具不仅必须承受注射塑料或铝的极端压力，而且还必须尽快冷却熔体。模具冷却得越快，每个部件的循环时间就越短，从而节省数百万美元。
传统上，冷却通道是直接钻入钢材中的。它们通常无法正确到达工具的边缘（出现热点）。热作钢（例如 1.2709/马氏体时效钢或 H13）的 3D 打印正在通过随形冷却彻底改变这一领域。
什么是随形冷却？
在 3D 打印中，冷却通道可以是弯曲的、螺旋形的或轮廓形状的，以精确遵循工具表面的复杂 3D 形状。冷却水仅在热工具表面下方几毫米处流动，并绝对均匀地冷却部件。这可以防止塑料部件变形，并且通常可以将周期时间缩短 20% 到 40%。
2。工具钢的PBF-LB压力
使用激光粉末床熔融 (PBF-LB) 工艺加工含碳工具钢（例如 H13）要求很高，但回报极高。
- 裂纹预防：由于激光熔化过程中温度的快速变化，H13 (1.2344) 等高碳钢极易产生冷裂纹和热裂纹。为了防止这种情况发生，现代打印机将打印平台板加热到 200 °C 以上（有时高达 500 °C）。这可以减少温度梯度并防止裂纹。
- 马氏体时效钢 (1.2709)： 这种镍合金马氏体钢（不含大量碳）非常容易打印。打印时（竣工），它相对较软（适合重新铣削），并且仅通过随后约 10 ℃ 的老化才能发挥其极高的硬度（高达 54 HRC）。 500°C。
3。混合生产：铣削和印刷相结合
完全用钢打印工具模具通常需要数周时间，并且需要花费大量粉末。因此，业界通常采用混合方式。
形状的坚固底座采用经典且廉价的 CNC 铣削而成。然后将该块作为建筑板夹入 3D 打印机。然后，激光仅将顶部、高度复杂的厘米形状（包括精细的冷却通道）精确地打印到铣削的基块上。这将 CNC 技术的速度与 3D 打印的自由度结合在一起。
4。寿命和修复
工具磨损。随着时间的推移，注塑模具的锋利边缘会变圆。该行业没有丢弃半吨钢材，而是使用激光沉积焊接 (DED/LMD)。
带有激光粉末头的机械臂在工具模具的受损边缘上移动，并精确地涂敷一层新的超硬工具钢。修复区域经过轻微铣削，模具即可再次使用。这种“现场修复”过程节省了大量的时间和材料。
5。结论：批量生产毫无疑问
钢制刀具刀片的 3D 打印不再是研究，而是工业标准。由于节省了周期时间（通过随形冷却缩短了周期时间），生产数百万个零件的注塑系列的任何人通常都会在几周后收回使用 3D 打印工具的高成本。