Zakaj je industrija plesni postala ključna smer uporabe za 3D-tiskanje kovin?

一, Tehnična prilagodljivost: kako dobro 3D tiskanje kovin in izdelava kalupov delujeta skupaj
1. Poljubno lahko oblikujete kompleksne konstrukcije, ki presegajo meje tradicionalnega rokodelstva.
Glavna težava pri izdelavi kalupov je izdelava zapletenih tokokrogov hladilne vode, lahkih konstrukcij in funkcionalne integracije. Logika "odstranjevanja materiala" subtraktivne obdelave omejuje tradicionalne metode, zaradi česar je težko izdelati zapletene strukture, kot so notranja ojačitvena rebra in konformni hladilni kanali. Na primer, krogotok hladilne vode v tipičnih kalupih za brizganje pogosto uporablja obliko vrtanja ali predelne stene, ki se ne prilega obliki votline kalupa. Zaradi tega je ohlajanje neenakomerno in izdelek se prehitro deformira. Kovinski 3D-tiskanje lahko neposredno ustvari spiralne, mrežaste ali biomimetične oblike pretočnih kanalov, ki se tesno držijo votline kalupa z zlaganjem materialov plast za plastjo.
Simulacija Moldex3D je z uporabo kalupa sedeža za električni pregled iz tajvanske industrije Zongwei Industry kot primer pomagala izboljšati zasnovo nepravilne vodne poti. Kovinski kalup za 3D tiskanje je nato zmanjšal temperaturno razliko med moškim in ženskim kalupom s 47 stopinj na skoraj enakomerno, zmanjšal stopnjo deformacije zvijanja za 49 % in zmanjšal cikel oblikovanja za 25 %. Ta primer kaže, da lahko kovinski 3D-tiskanje za izdelavo zapletenih struktur močno izboljša učinkovitost kalupov.
2. Tehnologija naključnega hlajenja: dvojna revolucija v kakovosti in učinkovitosti
Kakovost brizganih izdelkov je zelo odvisna od hladilnega sistema kalupov. Tradicionalni vodni kanali z ravnimi luknjami lahko zaradi svoje omejene razporeditve povzročijo neenakomerno temperaturo kalupa, kar lahko povzroči težave, kot je zvijanje in krčenje izdelka. S prilagajanjem pretoka vode, tako da hladilna voda enakomerno pokriva votlino kalupa, metoda konformnega hlajenja za 3D-tiskanje kovin omogoča naslednje napredke:
Izboljšanje učinkovitosti: Po prehodu na konformno vodno pot za določen model odbijača vozila se je cikel brizganja podaljšal s 45 sekund na 30 sekund, letna proizvodna zmogljivost ene naprave pa se je povečala za 120.000 kosov.
Izboljšanje kakovosti: stopnja zvijanja določenega kalupa za električne priključke se je znižala z 0,8 % na 0,2 %, stopnja izkoristka pa se je povečala na 99,5 %.
Daljša življenjska doba: Siegfried Hofmann v Nemčiji je izdelal 3D-natisnjen kalup iz aluminijaste pene, ki bolje prepušča paro in ima dobro prezračevalno strukturo. Zaradi tega se cikel ogrevanja in hlajenja pospeši za 30 %, kalup pa traja 40 % dlje.
3. Lahka in funkcionalna integracija: znižanje splošnih stroškov
Z optimizacijo oblike kalupa se lahko kovinski 3D-tiskanje znebi dodatnih materialov in naredi strukturo močnejšo, hkrati pa zmanjša težo za 30 % do 50 %. Na primer, podjetje, ki izdeluje opremo za vetrno energijo, razreže kalup s premerom rezila 2-metra na 8 lahkih kosov za tiskanje. To je zmanjšalo transportne stroške za 40 % in čas, potreben za popravilo posameznega modula z 2 ur na 30 minut. Poleg tega lahko 3D-tiskanje združuje funkcionalne elemente, kot so hladilni kanali, ejektorski zatiči in izpušne reže, v enem kosu. To zmanjša količino kosov kalupa in napak med montažo. Število delov v določenem modelu notranjosti avtomobila je bilo zmanjšano s 127 na 38 zahvaljujoč integrirani zasnovi. Tudi čas, potreben za sestavljanje, se je skrajšal za 70 %.
2, Stroškovna-učinkovitost: prehod od "visokih-stroškovnih poskusov" k "-aplikacijam velikega obsega"
1. Boljša izraba materialov, kar znižuje neposredne stroške
Subtraktivne metode se uporabljajo pri tradicionalni izdelavi kalupov, pri kateri se lahko izgubi do 30 % do 50 % materiala. Kovinski 3D-tiskanje je aditivni proizvodni proces, ki uporablja približno 95 % materiala, ostanek prahu pa je mogoče ponovno uporabiti. Na primer, stroški materiala za model lopatic turbinskih lopatic letalskih motorjev so se po 3D-tiskanju znižali za 60 % in pozneje ni bilo več potrebe po dragih tehnikah, kot je strojna obdelava z električnim praznjenjem (EDM).
2. Skrajšanje proizvodnega cikla: Izkoriščanje tržnih možnosti
V tradicionalni proizvodnji je precej časa, ki je potreben za izdelavo kalupov, problem. Na primer, izdelava kalupov za avtomobilske dele zahteva več kot deset korakov, kot so načrtovanje, CNC obdelava, toplotna obdelava, sestavljanje in odpravljanje težav. Celoten postopek lahko traja več mesecev. Kovinsko 3D-tiskanje pa pospeši proces na tedne ali celo dni z uporabo metode »naknadne{4}}obdelave oblikovalskega tiska« za istočasno izdelavo stvari.
Hitra poskusna proizvodnja: Podjetje, ki izdeluje gospodinjske aparate, je uporabilo 3D-tiskanje, da bi skrajšalo čas izdelave kalupov za klimatske naprave s 15 dni na 72 ur.
Prilagajanje v majhnih serijah: Finsko podjetje Toivan Metalli izdeluje kalupe za upognjene cevi s tiskalnikom Markforged X7. To zniža stroške na enoto s 4000 evrov na 300–400 evrov in pospeši dostavo s 6 tednov na 1 teden. Podjetje je uspešno prevzelo naročila majhnih serij in našlo nove načine zaslužka.
3. Dolgoročna-razporeditev stroškov: daljša obstojnost plesni in lažje vzdrževanje
Začetni stroški izdelave 3D tiskanih kalupov so nekoliko višji od stroškov tradicionalnih metod. Vendar lahko njihova konformna oblika hlajenja in nizka teža močno podaljšata življenjsko dobo kalupov. Določen{3}}kalup za tlačno litje je na primer zmanjšal razpoke zaradi toplotne utrujenosti za 50 %, potem ko je 3D-tiskanje izboljšalo toplotno ravnovesje. Prav tako je potrojil njegovo življenjsko dobo in znižal stroške kalupa za vsak -kos tlačnega litja za 40 %. Modularna arhitektura kalupov za 3D tiskanje prav tako olajša zamenjavo polomljenih delov, kar zmanjša čas izpadov in stroške vzdrževanja.
3. Industrijsko povpraševanje: "bistvena gonilna sila" za preoblikovanje in nadgradnjo proizvodne industrije
1. Rast majhnega- obsega in raznolikih proizvodnih metod
Ko individualizirano povpraševanje na potrošniškem trgu raste, se proizvodnja kalupov spreminja iz »-standardizirane proizvodnje v velikem obsegu« v »proizvodnjo po meri v-majhnem obsegu«. Kovinski 3D-tiskanje je odlično za izdelavo majhnih serij, saj mu ni treba odpreti kalupa. Na primer, podjetje, ki izdeluje medicinske pripomočke, uporablja 3D-tiskanje za izdelavo kalupov za ortopedske vsadke in hitro izdeluje edinstvene modele iz podatkov CT, ki ustrezajo posebnim zahtevam vsakega pacienta. To zniža stroške plesni za 70 %.
2. Končni cilj uspešnosti na-področju proizvodnje višjega cenovnega razreda
Učinkovitost plesni mora biti boljša-na področjih višjega cenovnega razreda, kot so letalstvo in vozila z novo energijo. Na primer:
Aerospace: C919, veliko letalo, izdelano na Kitajskem, uporablja tehnologijo 3D tiskanja za izdelavo svoje šobe za gorivo, ki zmanjša težo za 25 % in poveča porabo goriva za 15 %.
Nova energetska vozila: 3D-tiskanje kalupa baterijskega paketa izboljša hladilni kanal, zaradi česar je temperatura baterije bolj enakomerna za 20 % in podaljša njeno življenjsko dobo za 30 %.
3. Lokalizirano proizvodno povpraševanje med rekonfiguracijo globalne dobavne verige
Zaradi trgovinskih napetosti in geopolitičnih kriz je svetovna dobavna veriga še bolj nestabilna. Da bi se podjetja zaščitila, morajo proizvodnjo hitro preseliti na lokalna območja. Kovinski 3D-tiskanje je pomembna tehnologija za reorganizacijo dobavne verige, saj lahko "distribuirano proizvodnjo". Na primer, evropski proizvajalec vozil je lahko z uporabo opreme za 3D-tiskanje v svoji državi dobil modele dostavljen v "48 urah", namesto da bi se zanašal na prodajalce iz drugih držav.