Voiko metallin 3D-tulostus alentaa muotin koetuotannon kustannuksia?

1. Materiaalikustannukset: "materiaalijätteen vähentämisestä" "materiaalien parempaan käyttöön".
Perinteisessä muottikoevalmistuksessa käytetään vähennyskäsittelyä, mikä tarkoittaa, että materiaalista käytetään alle 50 %. Tämä pätee erityisesti muoteihin, joissa on monimutkainen rakenne, kuten jäähdytysvesikanavamuotteja, joista sisäiset virtauskanavat on leikattava pois porauksen, jyrsinnän ja muiden prosessien vuoksi. Tämä tarkoittaa, että paljon materiaalia menee hukkaan. Esimerkiksi tietyn sähköhammasharjan varren muottipalan valmistamiseen tarvitset 2,1 kg ruostumatonta terästä, mutta hyödyllistä muottia saa loppujen lopuksi vain 1 kg, eli 52 % materiaalista menee hukkaan.

Metallisessa 3D-tulostuksessa käytetään lisäainevalmistusta, mikä tarkoittaa, että materiaaleja lisätään tarpeen mukaan ja jätettä syntyy hyvin vähän. Esimerkiksi korkean lämmönjohtavuuden omaavan ruostumattoman teräsjauheen Yishu ESU-EM201 materiaalin käyttöaste voi olla yli 95 %. Identtisen muottilevyn 3D-tulostuksen jälkeen työn loppuun saattamiseksi tarvitaan vain 1,05 kg materiaalia, mikä puolittaa materiaalikustannukset. Myös jäljelle jäänyt jauhe voidaan käyttää uudelleen, mikä alentaa materiaalikustannuksia ajan myötä entisestään.

2. Käsittelykustannukset muuttuvat "moni-prosessiyhteistyöstä" "yhden laitteen integrointiin".
Perinteinen muotin koevalmistus vaatii monia vaiheita, mukaan lukien leikkaus, EDM, langan leikkaus ja kiillotus. Se vaatii myös paljon työkaluja, kuten CNC-jyrsimiä, työstökeskuksia ja EDM-koneita. Tämä tarkoittaa, että laite- ja työkustannukset ovat huomattavat. Esimerkiksi muotin tekeminen tietylle auton osalle perinteisillä menetelmillä vie 5 laitesarjaa, 3 työntekijää ja 72 tuntia työtä ja maksaa 12 000 yuania.

Metallisessa 3D-tulostuksessa kaikki valmistusvaiheet voidaan tehdä yhdellä laitteella, joten useiden prosessien ei tarvitse toimia yhdessä. Esimerkiksi EP-M250 Pro kaksoislasermetallinen 3D-tulostin voi levittää jauhetta yhdellä kerroksella alle 8 sekunnissa. Sen suurin tulostusnopeus voi olla 2,5 kertaa suurempi kuin yhden laserin 50 μm kerrospaksuusprosessissa, ja osien suhteellinen tiheys on yli 99,99 %. Auton osan identtisen muotin 3D-tulostuksen jälkeen tarvitaan vain yksi kone, yksi käyttäjä ja 24 tuntia tulostusaikaa. Tämä alentaa käsittelykustannuksia 67 prosenttia 4000 juaniin.

3. Jakson hinta: "Iterointikuukaudet" "vahvistuspäiviin"
Perinteinen muotin koevalmistussykli on pitkä, erityisesti muottien, joissa on monimutkainen rakenne ja jotka on testattava ja korjattava kerta toisensa jälkeen. Tämä voi kestää useita kuukausia. Esimerkiksi tietyn lentokonemoottorin terämuotin suunnittelusta koetuotantoon kuluu kuusi kuukautta. Tänä aikana tarvitaan 5 korjausta, joista kukin korjausjakso maksaa 2 viikkoa, mikä tekee syklin kustannuksista melko korkeat.

Metallisella 3D-tulostuksella on helppo tehdä muutoksia suunnitteluun ja luoda uusia muotteja muutamassa tunnissa, mikä säästää paljon rahaa verrattuna "kaappaukseen ja alusta aloittamiseen". Käyttämällä esimerkkinä tiettyä elektronisen tuotteen kuorimuottia, suunnittelutiimi suoritti viisi iteraatiota kolmessa päivässä 3D-tulostuksella. Jokainen iteraatio maksoi vain 200 yuania, kun taas vanha tapa kesti kaksi viikkoa ja maksoi 5000 yuania per iteraatio. 3D-tulostus mahdollistaa myös "on-demand-tuotannon", mikä tarkoittaa, että pienet 1–1000 kappaleen erätilaukset eivät vaadi muotteja, mikä nopeuttaa koetuotantoprosessia entisestään.

4. Laatukustannukset: "paikallisesta epätasaisesta jäähdytyksestä" "maailmanlaajuiseen lämpötilan optimointiin"
Tyypillisen muotin jäähdytysjärjestelmän rakenne on rajallinen, mikä vaikeuttaa rakenteeltaan monimutkaisten muottien tasaista jäähdytystä. Tämä voi johtaa ongelmiin, kuten tuotteen vääristymiseen ja vääntymiseen, jopa 15 %:n vikaantumiseen. Tietylle ruiskumuotille perinteinen jäähdytysvesipiirin rakenne aiheuttaa tuotteessa 10 asteen lämpötilaeron, 12 %:n vikasuhteen ja laatukustannukset, jotka ovat 8 % valmistuksen kokonaiskustannuksista.

Metallinen 3D-tulostus voi tehdä mukautuvan jäähdytysvesipiirin, joka jakaa lämmön tasaisemmin. Yisu ESU-EM201:n painamien muottien spiraalimainen vesiväylämuotoilu lyhentää tuotteen huippulämpötilan saavuttamiseen kuluvaa aikaa 19,5 sekunnista 13,02 sekuntiin. Se myös leikkaa kokonaislämpötila-eron 10 astetta 3 asteeseen, lyhentää jäähdytysjaksoa 33 %, alentaa vikasuhteen 2 %:iin ja alentaa laatukustannussuhdetta 1,5 %:iin. Pitkällä aikavälillä konformisten jäähdytysvesikanavien suunnittelu voi pidentää muottien käyttöikää, vähentää lämpöväsymystä ja alentaa laatukustannuksia entisestään.

5. Suunnittelun optimointi: siirtyminen "rakenteellisesta kompromissista" "toiminnalliseen integraatioon"
Perinteistä muottisuunnittelua rajoittaa tekniikka, ja monimutkaisten rakenteiden tekeminen on vaikeaa, joten suunnittelijoiden on tehtävä kompromisseja pitääkseen hinnat alhaisina. Esimerkiksi jäähdytysvesipiirin suunnittelun helpottamiseksi standardimenetelmät edellyttävät muotin lujuudesta luopumista, mikä lyhentää muotin käyttöikää 30 %.

Metalli 3D-tulostus antaa sinulle paljon monipuolisuutta suunnittelussa. Se voi tehdä monimutkaisia ​​muotoja, kuten joustavia jäähdytyskanavia ja sisäisiä vahvistusripoja laadun heikkenemättä. Audin kuumamuovausmuottia esimerkkinä käyttämällä 3D-tulostus on parantanut muotin sisäistä suunnittelutopologiaa jäähdytyskanaville, mikä on lisännyt jäähdytystehoa 25 % ja pidentänyt muotin käyttöikää 40 %. 3D-tulostus helpottaa myös kevyiden asioiden luomista, mikä alentaa muotin painoa poistamalla ylimääräisistä materiaaleista. Tämä alentaa myös materiaalien ja toimituskuluja.