Чи може металевий 3D-друк повністю замінити традиційні методи виготовлення форм?

一 Основна відмінність між адитивним і субтрактивним виробництвом з технічної точки зору
«Цифрове кероване пошарове плавлення та укладання» — це суть 3D-друку металу. Як приклад, лазерне селективне плавлення (SLM) плавить лише певні типи металевого порошку за допомогою високо-енергетичних лазерних променів. Потім він будує тривимірні форми шар за шаром і створює складні внутрішні простори, конформні канали охолодження та інші структури безпосередньо без потреби в прес-формах. Platinum Technology створила біоміметичний водяний шлях у формі-вени для прес-форми акумуляторних коробок нових енерготранспортних засобів, що скоротило цикл лиття під тиском на 35% і покращило ефективність охолодження на 40%. Це важко зробити стандартними методами свердління та фрезерування.
Традиційне виготовлення прес-форм, з іншого боку, використовує «субтрактивну обробку» (наприклад, фрезерування з ЧПУ та електроерозійну обробку) і «рівномірне формування матеріалу» (наприклад, лиття та кування). Те, як ці процеси працюють, означає, що конструкція прес-форми повинна враховувати можливість обробки. Наприклад, у традиційних-формах для лиття під тиском канал охолоджувальної води часто зламаний або прямий. Це пов’язано з тим, що до свердла важко дістатися, і важко зробити конструкцію, яка б відповідала отвору форми. Це робить охолодження нерівномірним і призводить до деформації виробів більш ніж на 8%.
Найважливіший момент технологічної заміни: 3D-друк є єдиним шляхом, коли складність структури прес-форми (внутрішні поперечні отвори, тон-ребра, мікроканали тощо) робить традиційні методи непрактичними або коли потрібно швидко внести зміни в дизайн. Наприклад, 3D-друк скоротив час, необхідний для виготовлення форми для корпусу медичного пристрою, з 6 тижнів до 72 годин, а також збільшив швидкість використання матеріалів з 25% до 95%.
2, Структура витрат: відновлення бізнесу в ситуаціях невеликих партій
Витрати на розробку прес-форм становлять від 60% до 70% від загальної вартості виготовлення традиційних форм. Ці витрати включають знос обладнання та робочу силу, необхідну для виробництва електродів, електроерозійної обробки, різання дроту та інших процесів. «Пряме формування цифрових моделей» у металевому 3D-друкі позбавляє потреби у прес-формах, і головними факторами, які визначають його вартість, є використовувані порошкові матеріали та знос обладнання.
1. Для невеликих партій (1–100 штук) 3D-друк явно кращий.
Кількість використаного матеріалу: у традиційних методах, таких як кування та різання заготовок, до 70% матеріалу витрачається. Але при 3D-друкі залишки порошку можна переробити, тому використовується понад 90% матеріалу. Наприклад, 3D-друк знижує вартість матеріалів на 58% для певної форми для-лиття під тиском алюмінію.
Витрати на обробку. Традиційні прес-форми потребують спільної роботи декількох машин, але для 3D-друку потрібна лише одна машина для формування основної структури, що скорочує витрати на обробку на 40–60%.
Тривалість циклу: стандартний цикл відкриття форми може тривати від шести до восьми тижнів, але 3D-друк займає лише три-п’ять днів. Це може скоротити цикл досліджень і розробок більш ніж на сімдесят відсотків, що робить його ідеальним для етапу перевірки пробного виробництва.
2. Для великих замовлень (більше 1000 одиниць) традиційне виконання залишається нормою.
Вартість одиниці продукції: у міру зростання виробництва спільна вартість традиційних форм дуже швидко знижується. Наприклад, коли було виготовлено багато форм для капота автомобіля, ціна за штуку впала з 2000 юанів за 3D-друк до 80 юанів за-старомодними методами.
Точність і якість поверхні: за допомогою традиційного різання з ЧПК ви можете отримати плоску поверхню 0,8 мкм, але за допомогою 3D-друку вам доведеться пройти через полірування, піскоструминну обробку та інші етапи, щоб отримати плоску поверхню 3,2 мкм, що коштує дорожче.
Коли річне виробництво прес-форм перевищує 500 штук, вартість однієї штуки традиційними методами стає нижчою, ніж вартість 3D-друку. Якщо врахувати ризик зміни конструкції (наприклад, зміна традиційної форми означає її повторне відкриття, що може коштувати від 30% до 50% початкової вартості), переваги 3D-друку в гнучкому виробництві можна поширити на ситуації, коли щороку виготовляється близько 1000 одиниць.
3, Промислова екологія: як технології можуть працювати разом, щоб допомогти навколишньому середовищу та як його можна відновити
Традиційне виготовлення форм і 3D-друк металу конкурують між собою, але це не гра з нульовою -сумою. Натомість це сила, яка штовхає індустріальне середовище до інтеграції «дизайн-виробничих послуг».
1. Комбінування технологій: виготовлення композитів адитивним і субтрактивним методами
Компанії, які займають лідируючі позиції, долають межі єдиної технології, використовуючи разом «3D-друк+точну обробку з ЧПУ». Наприклад, обладнання BLT-S450 від Platinum може виконувати шість-лазерний спільний друк, а п’яти-осьовий обробний центр може ремонтувати порожнини форми з дзеркальною{7}}точністю. Це зберігає складні структурні можливості 3D-друку, одночасно задовольняючи вимоги щодо якості поверхні традиційних прес-форм.
2. Нові матеріали: функціональні градієнти та композитні матеріали
Матеріали, що використовуються в традиційних прес-формах, це переважно односплавні матеріали. Однак 3D-друк може розміщувати функціонально сортовані матеріали унікальним для кожної роботи способом. У випадку з формою двигуна літака 3D-друк додає на поверхню покриття високої -твердості (наприклад, WC Co). Це зберігає міцність серцевини та робить можливим «один матеріал для багаторазового використання», що є покращенням порівняно зі старим способом з’єднання різних матеріалів.
3. Режим обслуговування: від продажу пристроїв до доставки рішень
«Постачальники обладнання» змінюють назву на «інтеграторів послуг» для виробників обладнання. Platinum випустила систему «обладнання+матеріали+база даних процесів», яка працює разом. Ціни на саморобний порошок із титанового сплаву на 50% нижчі, ніж у 2020 році, а платформа Інтернету речей уможливила дистанційну діагностику та попередження про несправності обладнання, що збільшило дохід від послуг до 30%.
4. Стандарти в галузі: від дикого зростання до стандартизованого розвитку
Традиційне виготовлення форм створило повну стандартну систему, таку як стандарт точності форм ISO 2768. Однак форми для 3D-друку все ще мають проблеми, наприклад неможливість отримати схвалення точності та контролювати рівень браку. Наприклад, форми для медичних імплантатів потребують сертифікації як FDA, так і CE кожні три-п’ять років. Це ускладнює поширення 3D-друку в-сферах високого рівня.