Kakšna je donosnost naložbe proizvajalcev kalupov, ki uporabljajo kovinski 3D-tiskanje?

1. Optimiziranje stroškovne strukture: prehod iz "zmanjševanja materialnih odpadkov" na "natančno aditivno proizvodnjo"
Pri tradicionalni izdelavi kalupov se uporabljajo subtraktivne metode, vključno z rezkanjem, električnim praznjenjem in rezanjem žice. Stopnja izkoriščenosti materiala je običajno manjša od 70 %. Prav tako je treba ločeno ravnati z odpadki, ki nastanejo pri predelavi, kar še dodatno dvigne cene. Na primer, izdelava avtomobilskega kalupa za brizganje na stari način zahteva približno 120 kg kalupnega jekla, končni rezultat pa tehta le 80 kg in porabi 33 % materiala. Z uporabo pristopa aditivnega izdelave "plast za plastjo zlaganja" lahko 3D-tiskanje kovin uporabi več kot 90 % materiala. Na primer, oprema iSLM420 podjetja Zhongrui Technology potrebuje samo 85 kg praškastega materiala za izdelavo kalupa za rezilo letalskega motorja. Dodaten prah je mogoče ponovno uporabiti, kar zniža stroške materiala za enojno kalup za 40 %.

Poleg tega se 3D-tiskanje kovin znebi številnih zapletenih korakov, ki so potrebni pri tradicionalnih metodah, kot so toplotna obdelava, natančna strojna obdelava in sestavljanje. To prihrani veliko denarja pri opremi in delovni sili. Primerjava določenega proizvajalca avtomobilskih delov kaže, da tradicionalne metode potrebujejo 5 CNC obdelovalnih strojev, 2 elektroerozijska stroja in 10 operaterjev. Nasprotno pa kovinsko 3D tiskanje potrebuje samo 1 kos opreme in 3 tehnične sodelavce za izdelavo enake količine delov. To zmanjša amortizacijo opreme in stroške dela za 65 %.

2. Velik skok v učinkovitosti proizvodnje: od "tedenskega cikla" do "dnevne dostave"
Druga velika težava starejših tehnik je, da izdelava kalupov traja dolgo. Na primer, izdelava prefinjenega-kalupa za tlačno litje na stari-način traja 12 faz, kot so načrtovanje, rezanje, EDM, sestavljanje in odpravljanje napak. Celoten postopek traja 6 do 8 tednov. Spremembe zasnove prav tako pomenijo, da je treba kalup znova odpreti, kar podaljša dobavo. Kovinski 3D-tiskanje lahko digitalne modele spremeni v trdne kalupe brez nadaljnjih postopkov. To skrajša razvojni čas na 3–5 dni. Študija primera podjetja, ki izdeluje medicinske vsadke, kaže, da ko so začeli uporabljati kovinski 3D-tiskanje, se je čas, potreben za izdelavo unikatnih kostnih kalupov, povečal s štirih tednov na 72 ur, čas, potreben za izpolnitev nujnih naročil, pa se je povečal za 80 %.

Procesna pot je bila precej poenostavljena, kar je privedlo do povečanja učinkovitosti. Pri tradicionalni izdelavi je treba votlino kalupa razdeliti na več delov za obdelavo in sestavljanje. To lahko privede do napak pri natančnosti zaradi vrzeli pri spajanju. Kovinski 3D-tiskanje po drugi strani podpira integrirano oblikovanje, ki vam omogoča tiskanje kompleksnih kalupov s konformnimi kanali za hladilno vodo in lahkimi mrežastimi strukturami naenkrat. To zmanjša korake pri sestavljanju in napake. Boeing na primer izdeluje kalupe za šobe za gorivo v letalih s kovinskim 3D-tiskom. To zmanjša število korakov sestavljanja z 20 na 1 in zniža stroške vsakega kosa za 35 %.

3. Izboljšanje kakovosti izdelkov: sprememba iz "pasivnega popravljanja" v "aktivno optimizacijo"
Kakovost kalupov neposredno vpliva na to, koliko končnega izdelka je izdelano in kako hitro je izdelan. Standardna zasnova hladilnega sistema kalupov je poenostavljena, kar lahko zlahka povzroči neenakomerno porazdelitev temperature. To lahko povzroči težave, kot sta zvijanje in krčenje izdelka. Kovinski 3D-tiskanje lahko ustvari konformen hladilni kanal znotraj kalupa, ki se popolnoma prilega obliki votline kalupa. To omogoča, da hladilna tekočina neposredno vpliva na vročo točko, kar močno izboljša enakomernost temperature. Študija primera avtomobilskega kalupa za brizganje razkriva, da je uporaba konformne zasnove hlajenja povzročila zmanjšanje temperaturne razlike na površini s 15 stopinj na 3 stopinje, 30-odstotno zmanjšanje časa cikla brizganja in povečanje stopnje izkoristka izdelka s 85 % na 98 %.

Poleg tega ima kovinsko 3D tiskanje prednost gostote (običajno do 99,5 % ali več), zaradi česar so kalupi veliko bolj odporni na obrabo in utrujenost kot tradicionalni kalupi za litje. Določen-izdelovalec kalupov za tlačno litje je izvedel test za primerjavo obeh vrst kalupov. Ugotovili so, da tradicionalni kalupi počijo po 20.000 uporabah, medtem ko kovinski 3D natisnjeni kalupi ostanejo nedotaknjeni po 50.000 uporabah, kar pomeni, da zdržijo 150 % dlje. Stroški kalupa za vsako tlačno litje so dolgoročno nižji, čeprav so začetni stroški izdelave nekoliko višji.

4. Razširitev scenarija uporabe: od "enotnega kalupa" do "opolnomočenja celotne industrijske verige"
Kovinsko 3D-tiskanje ni dragoceno samo v procesu-izdelave kalupov, ampak tudi pri optimizaciji celotne verige »proizvodnje oblikovanja po-prodaji«, kar podjetjem prinaša več denarja. V avtomobilski industriji je s kovinskim 3D-tiskanjem mogoče hitro izdelati lahke dele, kot so nosilci baterijskega paketa iz aluminijeve zlitine in kovinska kolesa, ojačana z ogljikovimi vlakni, kar potrebujejo nova energetska vozila, da so lažja. V vesoljski industriji podpira integrirano oblikovanje posebnih materialov, kot so titanove zlitine in visoko-temperaturne zlitine, kar je velik korak naprej od tradicionalnih metod za izdelavo kompleksnih struktur. Prilagojene kovinske kosti, zobni vsadki in drugi predmeti z visoko-dodano vrednostjo- so postali glavna področja rasti na področju medicine.

Na primer, vrhunski proizvajalec avtomobilov po meri uporablja 3D-tiskanje kovin za izdelavo delov za notranjost avtomobilov. To jim omogoča izdelavo dizajnov po naročilu, ne da bi morali izdelovati kalupe, dobiček na kos pa je 50 % višji kot pri tradicionalnih metodah; S kovinskim 3D-tiskanjem lahko hitro naredite kopije pokvarjenih delov, kot so zavorne ploščice in hladilniki, na po-prodajnem trgu. To zmanjša čas in stroške popravila. Študija vojaškega poslovnega primera kaže, da je uporaba kovinskega 3D-tiskanja za popravilo delov ladijskega hidravličnega sistema skrajšala vzdrževalni cikel z dveh tednov na tri dni, s čimer je zagotovilo, da se ladje še vedno lahko borijo na bojišču.