Яка різниця між металевим 3D-друком і традиційною обробкою з ЧПУ у виробництві форм?

一, Технічний принцип: зміна парадигми в адитивному та субтрактивному виробництві
Металевий 3D-друк використовує метод адитивного виробництва «шар за шаром». Він плавить металевий порошок, як-от титановий сплав або литу сталь, за допомогою лазерного або електронного променя, а потім будує складні геометричні фігури безпосередньо з три-вимірних цифрових моделей. Його головна перевага полягає в тому, що він усуває проблеми традиційної обробки, які ускладнюють доступ до інструментів і використання затискачів. Він також може виконувати дизайн оптимізації топології, включаючи порожнення всередині, заповнення решітки та створення відповідних каналів для охолоджуючої води. Наприклад, Zhongrui Technology виготовила спеціальні вставки для лиття під тиском для автомобільної промисловості. Ці вставки збільшили адгезію між контуром охолоджувальної води та поверхнею продукту до 95% за допомогою 3D-друку, скоротили цикл лиття під тиском на 42% і зменшили швидкість викривлення продукту на 67%.
У субтрактивному виробництві традиційна обробка з ЧПК працює шляхом «видалення матеріалу». Він використовує зв’язані ріжучі інструменти на багатьох осях для різання, фрезерування, свердління та інших дій із металевими заготовками. Його технологічна зрілість демонструється його здатністю керувати точністю на мікрометричному рівні (± 0,005 мм) і гладкістю поверхні (Ra0,8 мкм). Це робить його ідеальним для обробки-високоміцних виробів правильної форми. Наприклад, верстат для різьблення та фрезерування кераміки від Xintenghui CNC може підтримувати швидкість поломки кромок керамічних форм нижче 0,3%, використовуючи спеціальну систему захисту та технологію точного шліфування. Це відповідає суворим вимогам напівпровідникової упаковки щодо стійкості до зносу форм.
2, сценарій застосування: межа між складними конструкціями та масовим виробництвом
Революційне використання у створенні складних конструкцій
Металевий 3D-друк має великий вплив на виготовлення форм у трьох основних сферах:
Система охолодження за формою: Традиційні водяні канали для охолодження форми обмежені процедурами свердління, що ускладнює ідеальне прилягання до контуру продукту. Імітуючи динаміку рідини, технологія 3D-друку покращує однорідність температурного поля прес-форми більш ніж на 50%. Певна компанія, яка виробляє побутову техніку, використовувала цю технологію, і коефіцієнт виходу для лиття під тиском корпусів кондиціонерів піднявся з 89% до 98%. Щорічна економія електроенергії для одного набору форм склала понад 120 000 юанів.
Легка конструкція: завдяки оптимізації топології видаляється від 30% до 60% не-несучих-матеріалів, а вага 3D-надрукованих форм зменшується на 45% порівняно з традиційними конструкціями, зберігаючи при цьому міцність конструкції. Кронштейн акумуляторної батареї нового транспортного засобу, виготовлений із 3D-надрукованого каркасу з алюмінієвого сплаву, витримав випробування на 150% перевантаження, втратив 38% своєї ваги та збільшив діапазон на 8%.
Інтегроване формування складних деталей: у традиційних методах, зокрема для блоків шаблонів форм для гумових шин і форм для шаблонів для підошв взуття, деталі потрібно обробляти та складати окремо. 3D-друк може створити цілу форму та позбутися помилок у складанні. Цю технологію використовували в шинній компанії, і час, який знадобився для виготовлення прес-форм, становив від 45 днів до 12 днів, з точністю малюнка 0,02 мм.
3, Основна перевага масового виробництва
Той факт, що обробку з ЧПУ не можна замінити у виготовленні прес-форм, показує:
Можливість адаптації до матеріалів: він може працювати з досить твердими матеріалами, такими як загартована сталь і тверді сплави (HRC55 або вище), що має вміти-форма для лиття під тиском. На спеціальному-підприємстві для лиття під тиском використовуються-форми для лиття під тиском із{-магнієвого сплаву з ЧПУ, які служать 200 000 разів, що втричі довше, ніж форми,-надруковані 3D.
Якість поверхні: дзеркальну-поверхню (Ra0,2 мкм) можна досягти за допомогою методів-обробки, включаючи точне фрезерування та полірування. Це відповідає стандартам гігієни для оптичних форм і форм для пакування харчових продуктів. Компанія з виробництва косметичної упаковки використовувала форми для преформ ПЕТ-пляшок, оброблені CNC-, що зробило продукт більш прозорим (92%) і зменшило відходи (0,5%).
Пакетна економія: для прес-форм, які виготовляють понад 5000 штук на рік, обробка з ЧПУ коштує на 60–70% дешевше за штуку, ніж 3D-друк. Певний постачальник автомобільних запчастин використовує масове виробництво з ЧПУ для своєї форми бампера. Вартість однієї форми становить 800 000 юанів, тоді як вартість 3D-друку становить 1,2 мільйона юанів.
4, Структура витрат: гра на баланс між швидкістю та точністю
1. Витрати на обладнання та витратні матеріали
Тривимірний друк металом: інструменти промислового -класу зазвичай коштують від 2 до 8 мільйонів юанів, а порошок із титанового сплаву коштує від 800 до 1200 юанів за кілограм. Коефіцієнт використання матеріалу, з іншого боку, досягає 90%, що на 40 процентних пунктів більше, ніж при обробці з ЧПК. Конкретна авіаційна компанія використала 3D-друк для виготовлення лопатей двигуна, що дозволило знизити ціни на матеріали на 35% порівняно з традиційним литтям.
Обробка з ЧПК: п’яти{0}}обробні центри з кріпленням осі коштують від 1,5 до 5 мільйонів юанів, і приблизно 15–20% цієї вартості припадає на інструменти. Одна фабрика прес-форм знизила вартість одного комплекту форм зі 120 000 юанів до 70 000 юанів завдяки оптимізації шляху різання та застосуванню реверсивних лез.
2. Вартість часу 3D-друк: час, необхідний для виготовлення форм зі складною структурою, скорочується вдвічі до 70% порівняно з традиційними методами. Медична компанія може виготовити ортопедичний імплантат на замовлення лише за 72 години, що на 80% швидше, ніж 15-денний цикл обробки з ЧПУ.
Обробка з ЧПК: час обробки прес-форми можна скоротити на 30%–40%, використовуючи технологію високо-швидкісного різання (HSC). Шпиндельний обробний центр зі швидкістю 8000 обертів на хвилину допоміг одному підприємству 3C з виробництва прес-форм для виробів скоротити час, необхідний для виготовлення форми для рамки телефону, з 18 годин до 11 годин.