最新的Cree LED燈是使用voxeljet的VX1000 3D打印系統(tǒng)上添加的熔模鑄造模型生產(chǎn)的。Cree Inc.是全球領先的LED燈制造商之一。該公司使用voxeljet的VX1000 3D打印系統(tǒng)， 以使原型制造明顯更快，更具成本效益。該應用的鑄造由 Aristo Cast執(zhí)行投資鑄造廠進行。

臺燈，廣告顯示器或路燈：發(fā)光二極管(LED)，長期以來一直是生活中不可或缺的一部分。而且還在前進。2011年歐洲LED燈的銷售額達到10億歐元，但預計到2020年將達到140億歐元。

這種繁榮也推動了Cree公司的發(fā)展。來自北卡羅來納州的美國公司是LED照明的先驅：1989年，它向市場推出了藍色LED，目前收入超過16億美元。今天，Cree的研發(fā)部門追求進一步優(yōu)化LED技術的目標。這不僅適用于二極管本身，也適用于可用于高性能LED的LED電路板背面的凹槽散熱器 - 如現(xiàn)代路燈所示。散熱器由導熱材料制成，例如鋁或銅，其將來自二極管的工作熱量發(fā)射到環(huán)境空氣，確保低工作溫度和更長的燈壽命。

為了使散熱器同時具有輕便，高效和視覺上的吸引力，Creed的研發(fā)部門正在使用Aristo Cast生產(chǎn)的原型進行測試，Aristo Cast是美國密歇根州Almont的一家投資代工廠。由于增加的幾何復雜性要求，用于熔模的熔模鑄造的模具的生產(chǎn)變得越來越不經(jīng)濟。需要數(shù)小時的手工工作和昂貴的注塑工具和蠟壓機來制造蠟模。在過去，在第一批零件交付之前需要數(shù)周時間并不罕見。此外，并非所有幾何形狀都可以實現(xiàn)，因為傳統(tǒng)的模具結構限制了設計的自由度。

因此，Aristo-Cast建立了另一種選擇：voxeljet的VX1000。這是一個3.5噸的3D打印系統(tǒng)，安裝空間為1,000 x 600 x 500毫米，有效建筑體積為300升。

這種規(guī)模的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝需要幾周時間，Aristo Cast Inc.的副總裁Paul Leonard

由于添加過程僅需要CAD數(shù)據(jù)，因此可以在不需要工具的情況下以數(shù)字方式生成用于創(chuàng)新冷卻元件的復雜模型。使用PMMA打印的CAD數(shù)據(jù)隨后由Aristo Cast直接處理，用于鑄造零件，這顯著優(yōu)化了Cree的開發(fā)，并使以前難以構建的新設計成為可能。

3D打印散熱器的特定優(yōu)勢在于冷卻元件的有效設計，其通常涉及復雜的幾何形狀以盡可能地冷卻LED。冷卻元件越復雜，LED越耐用和高效 - 這是3D打印的理想條件。使用voxeljet的VX1000打印系統(tǒng)，可以在幾個小時內生產(chǎn)出一個模具。Aristo-Cast簡單地從voxeljet為3D打印系統(tǒng)提供代表原型數(shù)字化施工計劃的CAD文件。幾步之后，正面模型的打印開始了。

在3D打印系統(tǒng)內，所謂的涂覆機在建筑平臺上鋪設150微米厚的塑料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)層。在下一步中，打印頭僅將粘合劑應用于應該構建原型的部分。100%的非打印粉末可以回收再利用。隨后，建筑平臺降低一層厚度并重復該過程。該分層的垂直建筑進度約為。每小時18毫米。這聽起來很慢，但比傳統(tǒng)的模具結構快得多，復雜的幾何形狀通常需要數(shù)周時間。

用于Cree最新LED燈的復雜幾何形狀

打印完成后，Aristo Cast用蠟覆蓋正模型以密封表面。隨后用幾個陶瓷層涂覆模型。然后使用高壓釜燒掉PMMA模型。在700℃的溫度下，PMMA粉末燒盡，幾乎沒有殘留的灰分。剩下的是用于精密鑄造原型的成品陶瓷正模具。

重達1,900克的43 x 43 x 11厘米型號的打印僅需約6小時。Cree Inc.利用這些時間優(yōu)勢更有效地制造冷卻元件原型。通過嵌套，在工作箱中堆疊組件，可以同時生產(chǎn)多個模型。因此，這些模型中的八個只能在24小時內從一個工作箱中出現(xiàn)。Aristo Cast公司副總裁保羅·倫納德解釋說：“這種尺寸的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝需要數(shù)周時間?！睂τ谶@個組件，Binder噴射使我們有可能在最短的時間內完成模型并節(jié)省大量成本“倫納德。

進一步的時間優(yōu)勢在于節(jié)省陶瓷層。通過PMMA粉末的負熱膨脹系數(shù)，模型在陶瓷殼被燃燒時坍塌。因此，可以使用更少的陶瓷層來構建模型，從而節(jié)省材料和時間。

直接金屬打印不適合，部分原因在于尺寸，部分原因在于涉及巨大的成本

得益于VX1000的600 dpi分辨率，Aristo Cast能夠實現(xiàn)精細的幾何形狀。因此，Cree的單元可以很容易地構造，壁厚為2.5毫米。即使是底切，也可以從鑄件中自由地突出設計元件。Cree Inc.的設計者的目標是盡可能多地刪除限制。來自各個領域的設計師都可以從3D打印技術中受益。例如，他們可以為發(fā)動機零件和輕質門開發(fā)新的幾何形狀。在訂單發(fā)布17天后，使用這些現(xiàn)代化的增材制造技術，Cree能夠完成五個成品鑄造原型。如果項目規(guī)劃是使用傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)進行的，那么第一個原型的完成需要6周時間。

對于其他增材生產(chǎn)方法，如直接金屬打印或蠟模型，voxeljet的Binder Jetting工藝顯示出規(guī)模經(jīng)濟和成本優(yōu)勢。“使用傳統(tǒng)的模具結構，我們只能在一個部件中構建冷卻元件。直接金屬打印不適合，部分原因在于尺寸，部分原因是由于涉及巨大的成本“Leonard解釋道?！霸谶@種情況下，打印的PMMA模型是最佳解決方案”。voxeljet America Inc.總經(jīng)理David Tait解釋說：“批量越小，體素技術的成本優(yōu)勢就越大。特別是對于復雜的幾何形狀，3D打印是最經(jīng)濟的替代方案，即使對于數(shù)百批的批量生產(chǎn)也是如此，盡管它還不能取代大型系列的經(jīng)典模具制造。

來源：3d打印網(wǎng)

編輯：董強