Ali bo kovinsko 3D tiskanje postalo glavni postopek za proizvodnjo kalupov?

1. Tehnološki preboj: prehod od "verifikacije prototipa" do "terminalne proizvodnje"
Tehnologija 3D-tiskanja kovin je daleč napredovala, odkar so jo prvič uporabljali predvsem za preverjanje prototipov. Zdaj lahko neposredno izdeluje priključne dele. Tehnologija laserskega taljenja plasti prahu (LPBF) lahko naredi zapletene strukture, ki jih je težko izdelati z obstoječimi metodami, kot so konformni kanali za hladilno vodo in notranja ojačitvena rebra, z zlaganjem kovinskega prahu enega na drugega. Te strukture so zelo uporabne za izdelavo kalupov. Na primer, zaradi konformnega kroga hladilne vode je lahko cikel brizganja veliko krajši in izdelek boljši; notranja ojačitvena rebra lahko naredijo kalup močnejši in daljši.

Kovinski 3D-tiskanje se uspešno uporablja v vesoljski industriji za izdelavo pomembnih delov, kot so turbinske lopatice in šobe za gorivo motorjev. Izdelava določene vrste šobe za gorivo motorja na star-moden način zahteva sestavljanje na desetine delov. S tehnologijo 3D-tiskanja pa je izdelana v eno samo, bolj zapleteno strukturo. Zaradi tega ni le lažji in vzdržljivejši, ampak tudi skrajša proizvodni cikel z mesecev na tedne. Ta paradigma »proizvodnje, ki temelji na oblikovanju« spreminja način, kako podjetja-v proizvodnji opreme vrhunskega razreda tekmujejo med seboj.

2. Stroškovna-učinkovitost: prehod od »visokih-stroškovnih raziskav« k »-uporabi velikega obsega«
Zaradi stroškovne-učinkovitosti kovinskega 3D-tiskanja bo postalo običajna praksa. Izdelava kalupov na stari-način vključuje veliko faz, kot je rezanje, strojna obdelava z električnim praznjenjem in rezanje žice. To pomeni uporabo veliko različnih strojev in korakov, zaradi česar je postopek zelo drag. Kovinski 3D-tiskanje združuje vse korake izdelave česar koli v enem predmetu. To olajša postopek in zmanjša potrebo po delavcih in opremi v srednjih členih.

Na primer, izdelava kalupa za določen avtomobilski del je zahtevala 5 kompletov opreme, 3 operaterje in 72 ur obdelave, kar je stalo 12.000 juanov. Zdaj s kovinskim 3D-tiskanjem potrebuje le eno napravo, enega operaterja in 24 ur tiskanja, stroški pa so padli na 4000 juanov, kar je 67-odstotni padec. Poleg tega kovinsko 3D tiskanje uporablja več kot 95 % materiala, kovinski prah, ki ni uporabljen, pa se lahko reciklira, kar še dodatno zniža cene materiala.

Začetni stroški opreme za 3D-tiskanje kovin so visoki, hitrost tiskanja pa je še vedno počasnejša kot pri tradicionalnem brizganju. Toda če postaja tehnologija vedno boljša in jo začne vse več ljudi uporabljati v širokem obsegu, bodo stroški opreme verjetno še naprej padali, učinkovitost tiskanja pa naraščala. Na primer, metodo oblikovanja z lepilnim pršenjem je treba po uporabi razmastiti in sintrati, vendar tiska 50- do 100-krat hitreje kot LPBF in naj bi bila zelo uporabna za{-serijsko proizvodnjo.

3. Scenarij uporabe: prehod od »high{1}}prilagajanja« k »množični proizvodnji«
Kovinski 3D-tiskanje se počasi premika od vrhunskega-prilagajanja k množični proizvodnji v izdelavi kalupov. Kovinski 3D-tiskanje je postalo glavni način izdelave zapletenih strukturnih delov in bistvenih delov na področjih, kot sta letalstvo in obramba. 3D-tiskanje kovin se je postopoma prebilo v več stopenj proizvodnje kalupov v sektorjih, kot sta izdelava avtomobilov in potrošniška elektronika. To je zato, ker se lahko hitro prilagaja spremembam dizajna in izdeluje majhne serije personaliziranih izdelkov.

V sektorju zabavne elektronike, na primer, ko se je hitrost iteracije izdelkov povečala, so morali biti kalupi bolj prilagodljivi in ​​odzivni. Tehnologija 3D-tiskanja kovin lahko modele oblikovanja hitro spremeni v prave kalupe, postopek vpenjanja pa traja manj časa, zaradi česar je cikel izdelave kalupa veliko krajši. 3D-tiskanje kovin lahko zniža stroške proizvodnega cikla in naredi proizvodnjo učinkovitejšo za izdelavo majhnih serij različnih vrst brizganih izdelkov.

Kovinsko 3D tiskanje je veliko obetalo tudi pri popravilu in predelavi kalupov. Z uporabo metod, kot je usmerjeno nanašanje energije (DED), je mogoče-izrabljene dele kalupov hitro popraviti in ponovno izdelati, kar podaljša življenjsko dobo kalupov in zniža proizvodne stroške.

4. Sodelovanje v industrijski verigi: prehod od "preboja ene točke" k "ekološki gradnji"
3D-tiskanje kovin mora biti glavni način izdelave kalupov in vzpostaviti je treba celoten ekosistem industrijske verige. To pomeni, da morajo dobavitelji materiala na zgornji stopnji, izdelovalci vmesne opreme in ponudniki aplikacijskih storitev na nižji stopnji tesno sodelovati. Pomeni tudi, da je treba vzpostaviti sisteme standardizacije in razvijati talente.

Kar zadeva materiale, so visoko zmogljivi kovinski prah- zelo pomembni za raziskave in uporabo. Z uporabo novih tehnologij za proizvodnjo prahu za atomizacijo so domača podjetja uspešno izdelala prah-titanove zlitine letalske kakovosti z vsebnostjo kisika pod določeno ravnjo. Mehanske lastnosti teh praškov ustrezajo specifikacijam za kovane dele. Povečanje uporabe okolju-prijaznih materialov prav tako pomaga spremeniti zeleno proizvodnjo. Na primer, polimlečna kislina (PLA) in drugi biološko razgradljivi materiali na biološki osnovi hitro postajajo priljubljeni pri potrošnikih.

Trg opreme za industrijsko-kovinsko 3D-tiskanje ima vzorec "dvotirne konkurence", ko gre za opremo. Domača podjetja so izvedla diferencirane zamenjave v vojaški in novi energetski industriji z izdelavo velike opreme in nižanjem stroškov. Podjetje je izdelalo zelo ogromen kovinski 3D-tiskalnik, ki je uspešno natisnil celotno ogrodje določene vrste rezervoarja za shranjevanje raketnega goriva. To kaže, da je Kitajska najboljša na svetu pri izdelavi velikih konstrukcijskih komponent.

Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO) je določila standarde za tehnologije aditivne proizvodnje, ki pokrivajo pomembna področja, vključno s testiranjem materialov, opremo za umerjanje in zagotavljanjem visoke kakovosti. Domače industrijske skupine so bile tudi zadolžene za razvoj skupinskih standardov za zobozdravstveno 3D-tiskanje, kar je pomagalo ohraniti red na trgu in pripomoglo k zdravi rasti podjetja.