Чи може металевий 3D-друк зменшити вартість пробного виробництва прес-форм?

1. Матеріальні витрати: від «скорочення матеріальних відходів» до «кращого використання матеріалів».
Традиційне пробне виробництво форм використовує субтрактивну обробку, що означає, що використовується менше 50% матеріалу. Це особливо вірно для прес-форм зі складною конструкцією, як-от форми з конформним каналом для охолодження води, у яких внутрішні канали потоку повинні бути відрізані через свердління, фрезерування та інші процеси. Це означає, що витрачається багато матеріалу. Наприклад, щоб зробити певну вставку форми для ручки електричної зубної щітки, вам потрібно 2,1 кг нержавіючої сталі, але в кінцевому результаті ви отримаєте лише 1 кг корисної форми, що означає, що 52% матеріалу витрачається даремно.

Металевий 3D-друк використовує адитивне виробництво, що означає, що матеріали додаються за потреби, і відходів залишається дуже мало. Наприклад, коефіцієнт використання матеріалу порошку нержавіючої сталі Yishu ESU-EM201 з високою теплопровідністю може становити понад 95%. Після 3D-друку ідентичної вставки форми для завершення роботи потрібно лише 1,05 кг матеріалу, що скорочує вартість матеріалів вдвічі. Крім того, залишки порошку можна використовувати повторно, що з часом ще більше знизить вартість матеріалів.

2. Вартість обробки змінюється від «багато-спільної роботи» до «інтеграції одного обладнання».
Традиційне пробне виробництво прес-форм потребує багатьох етапів, включаючи різання, EDM, різання дроту та полірування. Для цього також потрібно багато інструментів, таких як фрезерні верстати з ЧПК, обробні центри та верстати EDM. Це означає, що вартість обладнання та робочої сили чимала. Наприклад, виготовлення прес-форми для даної деталі автомобіля традиційними методами потребує 5 комплектів обладнання, 3 робітників і 72 години роботи, і коштує 12000 юанів.

Завдяки 3D-друку на металі всі етапи виробництва можна виконати лише за допомогою одного пристрою, тому немає необхідності працювати разом у кількох процесах. Наприклад, подвійний лазерний металевий 3D-принтер EP-M250 Pro може наносити порошок в один шар менш ніж за 8 секунд. Його найвища швидкість друку може бути в 2,5 рази вищою, ніж при одному лазерному процесі товщиною шару 50 мкм, а відносна щільність деталей перевищує 99,99%. Після 3D-друку ідентичної форми для автомобільної деталі потрібна лише одна машина, один оператор і 24 години друку. Це скорочує вартість обробки на 67% до 4000 юанів.

3. Вартість циклу: від «місяців ітерацій» до «днів перевірки»
Традиційний цикл пробного виготовлення прес-форм є тривалим, особливо для прес-форм зі складною конструкцією, які потрібно перевіряти та ремонтувати знову і знову. Це може тривати кілька місяців. Наприклад, щоб перейти від розробки до пробного виробництва конкретної форми для лопатей авіаційного двигуна, потрібно 6 місяців. За цей час необхідно 5 ремонтів, причому кожен цикл ремонту коштує 2 тижні, що робить вартість циклу досить високою.

3D-друк на металі дозволяє легко вносити зміни в дизайн і створювати нові форми всього за кілька годин, що економить багато грошей порівняно з «перевертанням і починанням заново». Використовуючи як приклад певну форму оболонки для електронного продукту, команда дизайнерів завершила п’ять ітерацій за три дні з 3D-друком. Кожна ітерація коштувала лише 200 юанів, тоді як старий спосіб займав два тижні та коштував 5000 юанів за ітерацію. Крім того, 3D-друк дозволяє «-виготовляти на вимогу», що означає, що для невеликих партій від 1 до 1000 штук не потрібні форми, що ще більше прискорює процес пробного виробництва.

4. Вартість якості: від «локального нерівномірного охолодження» до «глобальної оптимізації температури»
Конструкція типової системи охолодження форми обмежена, що ускладнює рівномірне охолодження форм зі складною конструкцією. Це може призвести до таких проблем, як викривлення та деформація продукту, з частотою відмов до 15%. Для даної ливарної форми традиційна конструкція контуру охолоджувальної води спричиняє різницю температур у виробі на 10 градусів, частоту помилок у 12%, а вартість якості становить 8% від загальної вартості виробництва.

Металевий 3D-друк може створити конформний водяний контур охолодження, який розподіляє тепло більш рівномірно. Спіральна водяна конструкція вставних форм, надрукованих компанією Yisu ESU-EM201, скорочує час, необхідний продукту для досягнення температури верхнього виходу, з 19,5 секунд до 13,02 секунд. Він також скорочує загальну різницю температур з 10 градусів до 3 градусів, скорочує цикл охолодження на 33%, знижує рівень браку до 2% і знижує співвідношення ціни та якості до 1,5%. У довгостроковій перспективі конструкція конформних каналів охолоджувальної води може подовжити термін служби форм, зменшити термічну втому та ще більше знизити витрати на якість.

5. Оптимізація дизайну: перехід від «структурного компромісу» до «функціональної інтеграції»
Традиційний дизайн прес-форм обмежений технікою, а створювати складні конструкції важко, тому дизайнери змушені йти на компроміси, щоб утримати ціни. Наприклад, щоб спростити конструкцію контуру охолоджувальної води, стандартні методи вимагають відмови від міцності форми, що скорочує термін служби форми на 30%.

Металевий 3D-друк дає вам багато можливостей, коли мова йде про дизайн. Він може створювати складні форми, як-от гнучкі канали охолодження та внутрішні ребра посилення, без втрати якості. На прикладі секції прес-форми для гарячого формування від Audi 3D-друк покращив внутрішню топологію дизайну форми для каналів охолодження, що підвищило ефективність охолодження на 25% і подовжило термін служби форми на 40%. 3D-друк також полегшує створення легких речей, що зменшує вагу форми, позбавляючись зайвих матеріалів. Це також знижує ціну на матеріали та доставку.