H13是一種應(yīng)用廣泛的模具鋼，具有良好的抗沖擊性、耐熱性和耐磨性。與其它等級(jí)模具鋼相比，H13在高溫條件下韌性和穩(wěn)定性更優(yōu)，適合于制作各種熱加工和冷加工模具。H13模具鋼廣泛應(yīng)用于制造沖擊載荷大的壓鑄模、熱擠壓模、高韌性及高拋光(可表面處理至A1級(jí))注塑模具。

　　由于H13模具鋼的碳含量較高，傳統(tǒng)方法難以焊接加工，采用標(biāo)準(zhǔn)金屬選擇性激光燒結(jié)工藝參數(shù)也很難實(shí)現(xiàn)燒結(jié)。碳元素非常容易在激光燒結(jié)中蒸發(fā)并污染粉床表面，以致打印部件出現(xiàn)內(nèi)部缺陷、孔隙、熱裂紋等問題，特別是在應(yīng)力集中的區(qū)域。

　　為了尋求H13模具鋼的最佳打印方案，華曙高科應(yīng)用研發(fā)團(tuán)隊(duì)與美國模具行業(yè)合作伙伴Next Chapter Manufacturing攜手，合作開發(fā)H13工藝參數(shù)，采用金屬激光燒結(jié)技術(shù)生產(chǎn)高性能模具。

　　雙方合作的一個(gè)典型應(yīng)用即斜銷，斜銷主要用于成型內(nèi)部有倒鉤結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中起冷卻和頂出的作用。在斜銷上增加1/16英寸NPT隨形水路設(shè)計(jì)(如圖1)，并采用華曙FS271M設(shè)備打印，Next Chapter Manufacturing在8天內(nèi)即可交付4個(gè)斜銷。斜銷可直接替換應(yīng)用于模具中進(jìn)行生產(chǎn)，全新的隨形水路結(jié)構(gòu)有助于提高冷卻效率，消除注塑成品翹曲現(xiàn)象。在生產(chǎn)條件不變的情況下，通過增材制造優(yōu)化設(shè)計(jì)的斜銷提高了產(chǎn)能，將生產(chǎn)周期從48秒減少到30秒，每年節(jié)約成本10萬美元。

　　“在選擇增材制造設(shè)備之初，我們就決定與華曙高科合作，因?yàn)槿A曙的開源理念意味著我們可以有足夠的空間針對具體應(yīng)用開發(fā)定制化的工藝參數(shù)，使我們能高效、高品質(zhì)地進(jìn)行H13以及其它模具鋼粉末材料的打印研發(fā)。華曙獨(dú)特的軟件開源參數(shù)策略使得我們能夠進(jìn)行小批量建造測試，并不斷改進(jìn)工藝，以進(jìn)一步提高最終產(chǎn)品的穩(wěn)健性和制造速度。華曙設(shè)備為設(shè)計(jì)者提供了無與倫比的操作自由度，實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)所能達(dá)到的最有效的模具設(shè)計(jì)——這種自由度，這是其它設(shè)備所不具備的。”

　　目前，華曙應(yīng)用研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過大量測試，開發(fā)H13模具鋼打印工藝參數(shù)，包括激光功率、掃描策略、內(nèi)部應(yīng)力釋放和熱處理等。優(yōu)化的工藝參數(shù)有助于防止燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生熱裂紋(如圖2)，并確保部件的相對密度達(dá)到99.0%以上。華曙增材制造H13部件的機(jī)械性能優(yōu)異，與H13鍛造件的機(jī)械性能基本相當(dāng)，打印態(tài)硬度約為50HRC(如表1)。優(yōu)異的增材制造H13部件性能，以及華曙開源參數(shù)策略，為用戶提供了進(jìn)一步開發(fā)最適合模具應(yīng)用工藝的自由度。

　　表1：H13鍛造件與華曙金屬激光燒結(jié)件的機(jī)械性能對比(研發(fā)中)

　　秉承“Open for Industry”開源理念，華曙高科致力于為行業(yè)客戶提供全系列增材制造解決方案，尤其適合第三方新材料的工藝開發(fā)。截至目前，華曙高科已成功研發(fā)鎢、鉭、純銅、馬氏體時(shí)效鋼18Ni300和鎳基高溫合金等16種金屬粉末材料燒結(jié)工藝，為航空航天、汽車、模具、醫(yī)療、齒科等行業(yè)提供了眾多輕量化、功能化、定制化的金屬增材制造解決方案。