Mitä eroa on metallin 3D-tulostuksen ja perinteisen CNC-koneistuksen välillä muottien valmistuksessa?

一, Tekninen periaate: paradigman muutos additiivisessa ja vähentävässä valmistuksessa
Metalli 3D-tulostus käyttää "kerros kerrokselta pinoamista" -menetelmää lisäainevalmistuksessa. Se sulattaa metallijauhetta, kuten titaaniseosta tai valuterästä, laser- tai elektronisäteen avulla ja rakentaa sitten monimutkaisia ​​geometrisia muotoja suoraan kolmiulotteisista digitaalisista malleista. Sen tärkein etu on, että se selviää perinteisen koneistuksen ongelmista, jotka vaikeuttavat työkaluihin pääsyä ja puristimien käyttöä. Sillä voidaan myös tehdä topologian optimointisuunnittelua, mukaan lukien sisäpuolen kovertaminen, hilan täyttö ja sopivien jäähdytysvesikanavien tekeminen. Esimerkiksi Zhongrui Technology valmisti räätälöityjä ruiskumuotteja autoteollisuudelle. Nämä lisäosat lisäsivät jäähdytysvesipiirin ja tuotteen pinnan välistä tarttuvuutta 95 %:iin 3D-tulostuksen avulla, leikkasivat ruiskupuristussykliä 42 % ja tuotteen vääntymisastetta 67 %.
Vähentävässä valmistuksessa perinteinen CNC-koneistus toimii "poistamalla materiaalia". Se käyttää monilla akseleilla yhdistettyjä leikkaustyökaluja leikkaamiseen, jyrsimiseen, poraamiseen ja muiden metalliaihioiden tekemiseen. Sen teknologinen kypsyys näkyy sen kyvyssä hallita tarkkuutta mikrometritasolla (± 0,005 mm) ja pinnan sileyttä (Ra0,8 μm). Tämä tekee siitä täydellisen -lujien tavallisten muotoisten tuotteiden koneistukseen. Esimerkiksi Xintenghui CNC:n keraaminen kaiverrus- ja jyrsinkone voi pitää keraamisten muottien reunamurtuman alle 0,3 % käyttämällä erityistä suojajärjestelmää ja tarkkuushiontatekniikkaa. Tämä täyttää puolijohdepakkauksille asettamat tiukat muotin kulutuskestävyyden vaatimukset.
2, Sovellusskenaario: Monimutkaisten rakenteiden ja massatuotannon välinen raja
Läpimurtokäytöt monimutkaisten rakenteiden valmistuksessa
Metallisella 3D-tulostuksella on suuri vaikutus muottien valmistukseen kolmella pääalueella:
Muotoa seuraava jäähdytysjärjestelmä: Perinteisiä muotin jäähdytysvesikanavia rajoittavat poraustoimenpiteet, mikä vaikeuttaa täydellisen istuvuuden saavuttamista tuotteen ääriviivojen kanssa. Matkimalla nestedynamiikkaa 3D-tulostustekniikka parantaa muotin lämpötilakentän tasaisuutta yli 50 %. Eräs kodinkoneita valmistava yritys käytti tätä tekniikkaa, ja ilmastointilaitteiden ruiskupuristuksen tuottoaste nousi 89 prosentista 98 ​​prosenttiin. Yhden muottisarjan vuotuiset sähkönsäästöt olivat yli 120 000 yuania.
Kevyt rakenne: Optimoimalla topologia, 30–60 % ei--kantavista-materiaaleista poistetaan ja 3D-painettujen muottien painoa pienennetään 45 % perinteisiin malleihin verrattuna, mutta samalla rakenteen lujuus säilyy. Uusi energia-ajoneuvon akun kiinnike, joka on valmistettu 3D-painetusta alumiiniseoksesta, on kestänyt 150 % ylikuormitustestin, menetti 38 % painostaan ​​ja lisännyt toimintasädettä 8 %.
Monimutkaisten osien integroitu muovaus: Perinteisissä menetelmissä, kuten kumirenkaiden muottipalikoissa ja kengän pohjakuviomuotteissa, osat on käsiteltävä ja koottava erikseen. 3D-tulostus voi tehdä kokonaisen muotin ja päästä eroon kokoonpanovirheistä. Tätä tekniikkaa käytettiin rengasyrityksessä, ja muottien tekemiseen kului aikaa 45 päivästä 12 päivään kuvion tarkkuudella 0,02 mm.
3, massatuotannon tärkein etu
Se, että CNC-työstöä ei voi korvata muotinvalmistuksessa, osoittaa:
Materiaalin sopeutumiskyky: Se voi toimia melko kovien materiaalien, kuten karkaistun teräksen ja kovien metalliseosten (HRC55 tai uudempi), kanssa, mikä on se, mitä painevalumuottien on kyettävä tekemään. Tietyssä paine-valulaitoksessa käytetään CNC-prosessoituja magnesiumseoksesta valmistettuja painevalumuotteja-, jotka kestävät 200 000 kertaa, mikä on kolme kertaa pidempi kuin 3D-painetut muotit.
Pinnan laatu: Peilitasainen-pinta (Ra0,2 μm) voidaan saavuttaa käyttämällä jälki-käsittelytekniikoita, mukaan lukien tarkkuusjyrsintä ja kiillotus. Tämä täyttää optisten muottien ja elintarvikepakkausmuottien hygieniastandardit. Eräs kosmetiikkapakkausyritys käytti CNC-prosessoituja PET-pulloaihiomuotteja, mikä teki tuotteesta läpinäkyvämmän (92 %) ja vähensi jätettä (0,5 %).
Erätalous: Yli 5000 kappaletta vuodessa valmistavien muottien CNC-työstö maksaa 60–70 % vähemmän kappaleelta kuin 3D-tulostus. Tietty autonosien toimittaja käyttää puskurimuotteihinsa CNC-massavalmistusta. Yhden muotin hinta pidetään 800 000 yuania, kun taas 3D-tulostuksen hinta on 1,2 miljoonaa yuania.
4, Kustannusrakenne: Tasapainopeli nopeuden ja tarkkuuden välillä
1. Laitteiden ja tarvikkeiden kustannukset
3D-tulostus metallilla: Teollisuus-työkalut maksavat yleensä 2–8 miljoonaa yuania, ja titaaniseosjauhe maksaa 800–1 200 yuania kilogrammalta. Materiaalin käyttöaste sen sijaan on jopa 90 %, mikä on 40 prosenttiyksikköä korkeampi kuin CNC-koneistuksessa. Tietty lentoyhtiö on käyttänyt 3D-tulostusta moottorin siipien valmistukseen, mikä on alentanut materiaalihintoja 35 % perinteiseen valuun verrattuna.
CNC-työstö: Viiden{0}}akselin linkitystyöstökeskuksen hinta on 1,5–5 miljoonaa yuania, ja noin 15–20 prosenttia tästä hinnasta on työkaluja. Yksi muottitehdas alensi yksittäisen muottisarjan hintaa 120 000 yuanista 70 000 juaniin optimoimalla leikkauspolun ja käyttämällä käännettäviä teriä.
2. Aikakustannus 3D-tulostus: Monimutkaisten rakenteellisten muottien tekemiseen kuluva aika on puolitettu 70 % verrattuna perinteisiin menetelmiin. Lääkintäyritys voi valmistaa mukautetun ortopedisen implanttimuotin vain 72 tunnissa, mikä on 80 % nopeampi kuin 15 päivän CNC-työstöjakso.
CNC-työstö: Muotin käsittelyaikaa voidaan lyhentää 30–40 % käyttämällä nopeaa leikkaustekniikkaa (HSC). 8000 rpm karan työstökeskus auttoi yhtä 3C-tuotemuottiyritystä lyhentämään puhelimen runkomuotin tekemiseen kuluvaa aikaa 18 tunnista 11 tuntiin.