Kuinka metallin 3D-tulostus voi auttaa lyhentämään muotin tuotantosykliä?

一, Process Refactoring: Siirtyminen "sarjakäsittelystä" "rinnakkaisvalmistukseen"
Perinteisessä muotinvalmistuksessa käytetään "sarjakäsittelyn" paradigmaa, jossa jokainen toimenpide suoritetaan peräkkäin, ja mikä tahansa viive missä tahansa linkissä johtaisi kokonaisuutena pidempään sykliin. Esimerkiksi tietyn autonosien valmistajan vakiomuotin valmistusprosessi kestää 120 tuntia pelkästään elektrodien työstö- ja purkaustyöstövaiheissa. Tämä tarkoittaa, että on suurempi mahdollisuus tehdä virheitä, koska kiristys- ja asemointivaiheita on niin paljon. "Rinnakkaisvalmistus" -tilassa metallin 3D-tulostustekniikka yhdistää suunnittelun, tulostuksen ja jälkikäsittelyn kolme päävaihetta ilman aikakatkoja, mikä on suuri muutos vanhoihin menetelmiin:
Suunnittelun ja tulostuksen integrointi: Valmistettuaan muotin suunnittelun 3D-mallinnusohjelmistossa suunnittelijat voivat rakentaa viipaloidut tiedot heti ja lähettää ne 3D-tulostimille ilman, että heidän tarvitsee valmistaa elektrodeja, kirjoittaa CNC-ohjeita tai tutkia prosessia. Zhongrui Technologyn tietylle kodinkoneyritykselle valmistama ilmastointikuorimuotti kestää vain 72 tuntia suunnittelusta painamiseen, mikä on 60 % lyhyempi kuin vakiotekniikat.
Useiden tehtävien rinnakkaiskäsittely: Laitteilla voidaan valmistaa useita muottikomponentteja kerralla tulostuksen aikana, joten ihmisten ei tarvitse olla mukana. Esimerkiksi eräs muotti-valumuottien valmistaja käyttää kaksoislasermetallia 3D-tulostinta rakentamaan 16 koveraa muottipesää samanaikaisesti 48 tunnissa. Tämä on 8 kertaa nopeampaa kuin tyypillinen yksiosainen käsittely.
Helpompi{0}}jälkikäsittelyprosessi: Päästäkseen koemuottivaiheeseen painetun muotin tarvitsee käydä läpi vain joitain perusvaiheita, kuten johtojen leikkaaminen, tuen poistaminen ja muotin kuumennus. Elektronisen liitinmuotin tapaustutkimuksen mukaan 3D-painettujen muottien viimeistely kestää 70 % vähemmän aikaa kuin perinteisten muottien, eikä samoja töitä tarvitse tehdä uudestaan ​​​​ja uudestaan.
2, Innovaatio prosessissa: Konformaalisen jäähdytyksen kevyt rakenne ja säännöllinen puristustoiminta
Muotin jäähdytysjärjestelmä on iso osa tuotantosykliä. Rajoitetun arkkitehtuurinsa vuoksi perinteisillä suorilla reikävesikanavilla on yleensä epäyhtenäiset muotin lämpötilat ja ne tarvitsevat pidemmät jäähdytysajat, jotta tuotteet eivät muutu muotoa. Metallin 3D-tulostustekniikka parantaa sekä jäähdytystehokkuutta että tuotantosykliä käyttämällä kahta uutta prosessia:
Muodollisen jäähdytysvesikanavan suunnittelu: Suunnittelijat voivat käyttää 3D-tulostuksen "vapaata muovausta" luodakseen spiraali-, verkko- tai biomimeettisiä virtauskanavan muotoja, jotka sopivat hyvin tiiviisti muottipesään. Kun tietylle ajoneuvon puskurimuotille on käytetty konformista vesiväylää, ruiskuvalujakso on lyhennetty 45 sekunnista 30 sekuntiin ja yhden laitteen vuotuinen tuotantokapasiteetti on kasvanut 120 000 kappaleella. Mukautettu vesiväylä on vieläkin tärkeämpi, koska se poistaa perinteisten vesiväylien "jäähdyttävän kuolleen pisteen". Tämä alentaa tuotteen vääntymisastetta 0,8 %:sta 0,2 %:iin ja nostaa tuottoasteen 99,5 %:iin, mikä lyhentää muottien testaukseen ja uudelleenkäsittelyyn tarvittavaa aikaa.
Kevyt rakenteellinen optimointi: Topologian optimointitekniikka voi auttaa metallista 3D-tulostusta poistamaan ylimääräisiä materiaaleja muoteista, mikä voi vähentää painoa 30–50 % ja varmistaa rakenteen lujuuden. Tuulivoimalaitteita valmistava yritys on jakanut 2-metrin levyisen muotin kahdeksaan kevyeen moduuliin tulostusta varten. Tämä alentaa toimituskuluja 40 %. Myös yksittäisen moduulin vaihtoon kuluva aika on lyhennetty 2 tunnista 30 minuuttiin, mikä lyhentää huomattavasti muotin huoltojaksoa.
3, materiaalin optimointi: säännölliset läpimurrot tehokkaiden-seosten ja komposiittimateriaalien alalla
Tapa, jolla muottimateriaalit toimivat, vaikuttaa suoraan siihen, kuinka vaikeaa sitä on käsitellä ja kuinka kauan sen tekeminen kestää. Koska perinteinen muottiteräs on melko kovaa eikä läpäise lämpöä hyvin, se on lämpö-käsiteltävä useita kertoja ja työstettävä erittäin tarkasti käyttötarpeiden mukaan. Mutta metallin 3D-tulostustekniikka voittaa standardimateriaalien suorituskyvyn rajat muuttamalla materiaalien valmistus- ja käyttötapaa.
Korkeiden -lämpötilojen metalliseosten suoratulostus: Eräs turbiinimoottorien valmistaja käyttää 3D-tulostusta nikkeli-pohjaisten korkean lämpötilan-seosten kierteiden valmistamiseen. Se saa 100 000 vuoto{7}}vapaata sykliä korkeassa-600 asteen lämpötilassa optimoimalla laserasetukset ja tukirakenteet. Sen käyttöikä on kolme kertaa pidempi kuin perinteisillä valuilla, eikä sitä tarvitse jälkikäteen isostaattisesti kuumapuristaa, mikä lyhentää valmistussykliä 20 %.
Kuparilejeeringin tehokas lämmönpoisto: Palvelinkeskuspalvelun tarjoaja käyttää 3D-tulostettuja kupariseoksesta valmistettuja nestejäähdytettyjä moduuleja, joiden lämmönjohtavuus on 398 W/(m · K). Tämä tekee niistä 60 % tehokkaampia lämmön poistamisessa kuin alumiinimoduulit. Integroitu tulostus poistaa hitsausvuodon riskin, mikä lyhentää palvelimen lämmönpoistojärjestelmän virheenkorjaukseen kuluvaa aikaa 7 päivästä 3 päivään.
Komposiittimateriaalien toiminnallinen integrointi: Metalli-3D-tulostus voi saada käytännölliset rakenteet, kuten jäähdytyskanavat, ejektorin tapit ja pakoaukot, toimimaan yhdessä. Integroidun suunnittelun ansiosta tietyn auton sisämuotin osien määrä on leikattu 127:stä 38:aan. Muotin kokoamiseen kuluva aika on lyhentynyt 70 % ja muotin vuotonopeus on pudonnut alle 0,1 prosenttiin, koska tiivistelenkkejä on vähemmän.
4, Tapaustutkimus: Suhdannevaihtelu laboratoriosta tuotantolinjalle
Lääketieteellisten muottien alalla tietty lääkinnällisiä laitteita valmistava yritys käyttää metallista 3D-tulostustekniikkaa ortopedisten implanttimuottien valmistukseen. Ruiskuvalujakso on lyhennetty 120 sekunnista 75 sekuntiin mukautetun jäähdytysrakenteen ansiosta. Tuotekoon vakaus paranee 50 % ja päivittäinen tuotantokapasiteetti nousee 500 kappaleesta 800 kappaleeseen. Tämä täyttää ensiapulääketieteellisten tarvikkeiden tarpeen.
Kuluttajaelektroniikkateollisuudessa yksi matkapuhelimia valmistava yritys käyttää 3D-tulostusta valmistaakseen muotteja USB-kantaisille kansille. Parannamalla mukautettua vesikulkureittiä ruiskuvalukomponenttien muovausjaksoa leikataan 45 %:lla ja tavaroiden suoran läpikulkuaste nousee 82 %:sta 95 %:iin. Tämä johtuu siitä, että epätasainen jäähdytys aiheuttaa vähemmän pintavirheitä. Tämä lyhentää huomattavasti uusien tuotteiden lanseeraukseen kuluvaa aikaa.
Eräs lentokoneiden moottoreita ilmailualalla valmistava yritys on alkanut käyttää 3D-tulostettuja titaaniseoksesta valmistettuja turbiinien siipimuotteja. Muotin painoa on leikattu 40 % kevyen rakenteen ja topologian parannuksen ansiosta. Myös muotin korjausjakso on lyhennetty 15 päivästä 3 päivään, koska lämpökäsittelyn muodonmuutos on vähentynyt. Tämä varmistaa, että moottorin terät ovat aina saatavilla.