Miksi muottiteollisuudesta on tullut metallin 3D-tulostuksen keskeinen sovellussuunta?

一, Tekninen sopeutumiskyky: kuinka hyvin metallin 3D-tulostus ja muotinvalmistus toimivat yhdessä
1. Voit vapaasti muotoilla monimutkaisia ​​rakenteita, jotka ylittävät perinteisen käsityön rajat.
Suurin ongelma muottien valmistuksessa on monimutkaisten jäähdytysvesipiirien tekeminen, kevyet rakenteet ja toiminnallinen integrointi. Vähentävän prosessoinnin "materiaalinpoisto"-logiikka rajoittaa perinteisiä menetelmiä, mikä vaikeuttaa monimutkaisten rakenteiden, kuten sisäisten vahvistusrivien ja konformisten jäähdytyskanavien, valmistamista. Esimerkiksi tyypillisten ruiskumuottien jäähdytysvesipiirissä käytetään usein poraus- tai väliseinärakennetta, joka ei sovi muottipesän muotoon. Tämä tekee jäähdytyksestä epätasaisen ja tuotteen muotoutuu liian nopeasti. Metalli 3D-tulostus voi luoda suoraan spiraali-, verkko- tai biomimeettisiä virtauskanavan muotoja, jotka kiinnittyvät tiiviisti muotin onteloon pinoamalla materiaaleja kerros kerrokselta.
Käyttämällä esimerkkinä Taiwan Zongwei Industryn sähkötarkastusistuimen muottia, Moldex3D-simulaatio auttoi parantamaan epäsäännöllistä vesiväylää. Metallinen 3D-tulostusmuotti pienensi sitten uros- ja naarasmuotin välistä lämpötilaeroa 47 astetta lähes tasaiseksi, leikkasi vääntymisen muodonmuutosnopeutta 49 % ja muottisykliä 25 %. Tämä tapaus osoittaa, että metallin 3D-tulostuksen kyky tehdä monimutkaisia ​​rakenteita voi parantaa huomattavasti muottien suorituskykyä.
2. Satunnainen jäähdytystekniikka: kaksinkertainen vallankumous laadussa ja tehokkuudessa
Ruiskupuristettujen tuotteiden laatu riippuu paljon muotin jäähdytysjärjestelmästä. Rajoitetun järjestelynsä vuoksi perinteiset suorat reikävesikanavat voivat aiheuttaa epätasaista muotin lämpötilaa, mikä voi johtaa ongelmiin, kuten tuotteen vääntymiseen ja kutistumiseen. Säätämällä veden virtaus siten, että jäähdytysvesi peittää muotin ontelon tasaisesti, metallin 3D-tulostuksen mukautuva jäähdytysmenetelmä saavuttaa seuraavat edistysaskeleet:
Tehokkuuden parannus: Tietyn ajoneuvon puskurimuotin mukaiseen vesiväylään siirtymisen jälkeen ruiskupuristusjakso vei 45 sekunnista 30 sekuntiin ja yhden laitteen vuotuinen valmistuskapasiteetti kasvoi 120 000 kappaleella.
Laadun parantaminen: Tietyn sähköliittimen muotin vääntymisaste on laskenut 0,8 %:sta 0,2 %:iin ja myötöraja on noussut 99,5 %:iin.
Pidempi käyttöikä: Siegfried Hofmann Saksassa valmisti 3D-painetun alumiinivaahtomuotin, joka päästää paremmin höyryä läpi ja jolla on hyvä ilmanvaihtorakenne. Tämä nopeuttaa lämmitys- ja jäähdytysjaksoa 30 % ja muotti kestää 40 % pidempään.
3. Kevyt ja toimiva integrointi: alentaa kokonaiskustannuksia
Optimoimalla muotin muoto, metalli 3D-tulostus voi päästä eroon ylimääräisistä materiaaleista ja tehdä rakenteesta vahvemman samalla kun painoa leikataan 30-50%. Esimerkiksi yritys, joka valmistaa tuulivoimalaitteita, leikkaa halkaisijaltaan 2{5}}terämuotin kahdeksaan kevyeen osaan tulostusta varten. Tämä lyhensi kuljetuskustannuksia 40 % ja yhden moduulin korjaamiseen kuluvaa aikaa 2 tunnista 30 minuuttiin. 3D-tulostuksessa voidaan myös yhdistää toiminnallisia elementtejä, kuten jäähdytyskanavia, ejektorin tappeja ja poistoaukot yhdeksi osaksi. Tämä vähentää muottikappaleiden määrää ja virheitä kokoonpanon aikana. Tietyn auton sisustusmuotin osien määrä on leikattu 127:stä 38:aan integroidun suunnittelun ansiosta. Myös kokoamiseen kuluva aika on lyhentynyt 70 prosenttia.
2, Kustannustehokkuus-: siirtyminen "korkeiden-kustannusten kokeiluista" "suurten-sovelluksiin"
1. Parempi materiaalien käyttö, mikä alentaa suoria kustannuksia
Perinteisessä muotinvalmistuksessa käytetään subtraktiivisia menetelmiä, joissa voi hukata jopa 30-50 % materiaalista. Metalli 3D-tulostus on additiivinen valmistusprosessi, jossa käytetään noin 95 % materiaalista ja jäljelle jäänyt jauhe voidaan käyttää uudelleen. Esimerkiksi tietyn lentokoneen moottorin turbiinin lavan muotin materiaalikustannukset laskivat 60 % 3D-tulostuksen jälkeen, eikä kalliille tekniikoille, kuten sähköpurkauskoneistukseen (EDM) ollut tarvetta myöhemmin.
2. Tuotantosyklin lyhentäminen: Markkinoiden mahdollisuuksien hyödyntäminen
Perinteisessä valmistuksessa muottien valmistukseen kuluva huomattava aika on ongelma. Esimerkiksi autonosien muottien tekeminen kestää yli kymmenen vaihetta, kuten suunnittelun, CNC-työstön, lämpökäsittelyn, kokoonpanon ja vianetsinnän. Koko prosessi voi kestää useita kuukausia. Ja metallin 3D-tulostus nopeuttaa prosessia viikkoihin tai jopa päiviin käyttämällä "design print post-{4}}prosessointi" -menetelmää, jossa tehdään asioita samanaikaisesti.
Nopea koetuotanto: Kodinkoneita valmistava yritys on 3D-tulostuksen avulla lyhentänyt ilmastointilaitteiden kuorivalumuottien valmistamiseen kuluvaa aikaa 15 päivästä 72 tuntiin.
Räätälöinti pienissä erissä: Suomalainen Toivan Metalli valmistaa taivutettuja putkimuotteja Markforged X7 -tulostimella. Tämä alentaa yksikköhintaa 4000 eurosta 300-400 euroon ja nopeuttaa toimitusta 6 viikosta 1 viikkoon. Yritys on onnistuneesti ottanut vastaan ​​pieniä erätilauksia ja löytänyt uusia tapoja ansaita rahaa.
3. Pitkäaikainen-kustannusten kohdentaminen: muotin kestävyys pidempään ja sen hoito on helpompaa
3D-painettujen muottien valmistuksen alkukustannukset ovat hieman korkeammat kuin perinteisillä menetelmillä. Niiden mukautuva jäähdytysrakenne ja alhainen paino voivat kuitenkin pidentää muottien käyttöikää huomattavasti. Esimerkiksi tietty painevalumuotti-leikkasi lämpöväsymishalkeamia 50 % sen jälkeen, kun 3D-tulostus paransi lämpötasapainoa. Se myös kolminkertaisti sen käyttöiän ja alensi muotin kustannuksia jokaisesta painevalukappaleesta 40 %. 3D-tulostusmuottien modulaarinen arkkitehtuuri tekee myös rikkoutuneiden kappaleiden vaihtamisen helpoksi, mikä vähentää seisokkeja ja ylläpitokustannuksia.
3. Teollisuuden kysyntä: "olennainen liikkeellepaneva voima" valmistavan teollisuuden muutokselle ja päivitykselle
1. Pienen-mittakaavan ja monipuolisten tuotantomenetelmien kasvu
Kun yksilöllinen kysyntä kuluttajamarkkinoilla kasvaa, muottien valmistus on muuttumassa "suuren-mittakaavan standardoidusta tuotannosta" "pienen-mittakaavan räätälöityyn tuotantoon". Metalli 3D-tulostus sopii mainiosti pienten erien valmistukseen, koska siinä ei tarvitse avata muottia. Esimerkiksi lääketieteellisiä laitteita valmistava yritys käyttää 3D-tulostusta muottien tekemiseen ortopedisille implanteille ja nopeasti ainutlaatuisia malleja CT-tiedoista kunkin potilaan erityistarpeisiin sopiviksi. Tämä alentaa homekustannuksia 70 %.
2. Perimmäinen tavoite suorituskyvystä-huippuluokan valmistuksen alalla
Muotin suorituskyvyn on oltava parempi korkealuokkaisilla{0}}aloilla, kuten ilmailussa ja uusissa energiaajoneuvoissa. Esimerkiksi:
Ilmailu: Kiinassa valmistettu suuri lentokone C919 käyttää 3D-tulostustekniikkaa polttoainesuuttimen valmistukseen, mikä vähentää painoa 25 % ja parantaa polttoainetaloutta 15 %.
Uudet energiaajoneuvot: Akun muotin 3D-tulostus parantaa jäähdytyskanavaa, mikä tasoittaa akun lämpötilaa 20 % ja pidentää sen käyttöikää 30 %.
3. Paikallinen tuotannon kysyntä globaalin toimitusketjun uudelleenkonfiguroinnin aikana
Kauppajännitteet ja geopoliittiset kriisit ovat tehneet maailmanlaajuisesta toimitusketjusta entistä epävakaamman. Suojellakseen itseään yritysten on siirrettävä tuotanto nopeasti paikallisille alueille. Metalli 3D-tulostus on tärkeä tekniikka toimitusketjun uudelleenjärjestelyssä, koska se voi "hajautettua valmistusta". Esimerkiksi eurooppalainen ajoneuvovalmistaja sai muotit toimitettua "48 tunnissa" käyttämällä 3D-tulostuslaitteita omassa maassaan sen sijaan, että luottaisivat muiden maiden myyjiin.