Яка рентабельність інвестицій виробників форм, які використовують 3D-друк на металі?

1. Оптимізація структури витрат: перехід від «зменшення матеріальних відходів» до «прецизійного адитивного виробництва»
Субтрактивні методи, включаючи фрезерування, електричний розряд і різання дротом, використовуються в традиційному виготовленні форм. Коефіцієнти використання матеріалу зазвичай не перевищують 70%. Крім того, відходи, які утворюються під час переробки, потребують окремого поводження, що ще більше підвищує ціни. Наприклад, для виготовлення автомобільної прес-форми старим способом потрібно близько 120 кг сталевої заготовки, але кінцевий результат важить лише 80 кг і витрачає 33% матеріалу. Використовуючи підхід до адитивного виробництва «шар за шаром укладання», металевий 3D-друк може використовувати більше 90% матеріалу. Наприклад, обладнання iSLM420 від Zhongrui Technology потребує лише 85 кг порошкового матеріалу для виготовлення форми для лопаті авіаційного двигуна. Додатковий порошок можна використовувати повторно, що знижує вартість матеріалу однієї форми на 40%.

Крім того, металевий 3D-друк позбавляє від багатьох складних кроків, які необхідні для традиційних методів, таких як термічна обробка, точна механічна обробка та складання. Це значно економить кошти на обладнання та робочу силу. Порівняння певного виробника автомобільних деталей показує, що традиційні методи потребують 5 верстатів з ЧПК, 2 електророзрядних верстатів і 10 операторів. Навпаки, металевий 3D-друк потребує лише 1 одиниці обладнання та 3 технічних працівників для виготовлення такої ж кількості деталей. Це знижує амортизацію обладнання та витрати на оплату праці на 65%.

2. Великий стрибок ефективності виробництва: від «тижневого циклу» до «щоденної доставки»
Ще одна велика проблема зі старими техніками полягає в тому, що виготовлення форм займає багато часу. Наприклад, створення складної-форми для лиття під тиском старомодним-способом займає 12 етапів, таких як проектування, різання, EDM, складання та налагодження. Весь процес займає від 6 до 8 тижнів. Крім того, зміни в конструкції означають, що форму потрібно знову відкривати, що додає більше часу до доставки. Металевий 3D-друк може перетворити цифрові моделі на тверді форми без будь-яких додаткових процедур. Це скорочує час розвитку до 3-5 днів. Дослідження компанії, яка виробляє медичні імплантати, показує, що як тільки вони почали використовувати металевий 3D-друк, час, потрібний для виготовлення унікальних форм для кісток, збільшився з чотирьох тижнів до 72 годин, а час, необхідний для виконання термінових замовлень, зріс на 80%.

Шлях процесу значно спростився, що призвело до підвищення ефективності. У традиційному ремісничому виробництві порожнина форми повинна бути розділена на кілька частин для обробки та складання. Це може призвести до похибок точності через зазори зварювання. З іншого боку, 3D-друк на металі підтримує інтегроване формування, що дозволяє одночасно друкувати складні форми з конформними каналами охолоджуючої води та легкими решітчастими структурами. Це скорочує кількість етапів збирання та помилок. Наприклад, Boeing виготовляє прес-форми для паливних форсунок літаків із металевим 3D-друком. Це скорочує кількість етапів складання з 20 до 1 і знижує вартість кожної деталі на 35%.

3. Покращення якості продукції: перехід від «пасивного ремонту» до «активної оптимізації»
Якість прес-форм безпосередньо впливає на те, скільки кінцевого продукту виготовляється та як швидко воно виготовляється. Стандартна конструкція системи охолодження форми є спрощеною, що може легко призвести до нерівномірного розподілу температури. Це може спричинити такі проблеми, як викривлення та усадка виробу. Металевий 3D-друк може створити конформний канал охолодження всередині форми, який ідеально відповідає формі порожнини форми. Це дозволяє охолоджувальній рідині безпосередньо впливати на гарячу точку, що значно покращує рівномірність температури. Випадкове дослідження автомобільної прес-форми для лиття під тиском показує, що використання конформної конструкції охолодження призвело до зменшення різниці температур поверхні з 15 градусів до 3 градусів, падіння тривалості циклу впорскування на 30% і збільшення виходу продукту з 85% до 98%.

Крім того, металевий 3D-друк має перевагу щільності (зазвичай до 99,5% або більше), що робить форми набагато стійкішими до зносу та втоми, ніж традиційні ливарні форми. Конкретний-виробник форм для лиття під тиском провів тест, щоб порівняти два типи форм. Вони виявили, що традиційні форми тріскаються після 20 000 використань, тоді як металеві форми, надруковані 3D, залишаються неушкодженими після 50 000 використань, що означає, що вони служать на 150% довше. Вартість прес-форми для кожного литва під тиском у довгостроковій перспективі нижча, навіть якщо початкові витрати на виробництво трохи вищі.

4. Розширення сценарію застосування: від «єдиної форми» до «розширення можливостей для всього ланцюжка галузі»
Металевий 3D-друк є цінним не лише в процесі-виробництва прес-форм, але й для оптимізації всього ланцюжка «дизайну після-продажу», що приносить підприємствам більше грошей. В автомобільній промисловості металевий 3D-друк може швидко виготовляти легкі деталі, як-от кронштейни акумуляторної батареї з алюмінієвого сплаву та металеві колеса, посилені вуглецевим волокном, а це те, що потрібно новим енерготранспортним засобам, щоб бути легшими. В аерокосмічній промисловості він підтримує інтегроване формування спеціальних матеріалів, таких як титанові сплави та високо-температурні сплави, що є великим кроком вперед у порівнянні з традиційними методами виготовлення складних конструкцій. Індивідуальні металеві кістки, зубні імплантати та інші-предмети-з високою доданою вартістю стали основними напрямками розвитку в галузі медицини.

Наприклад, -виробник високоякісних автомобілів на замовлення використовує металевий 3D-друк, щоб виготовляти деталі для салонів автомобілів. Це дозволяє їм створювати індивідуальні проекти без виготовлення форм, а прибуток на одиницю на 50% вищий, ніж при традиційних методах; Тривимірний друк з металу може швидко копіювати зламані деталі, як-от гальмівні колодки та радіатори, на ринку після-продажу. Це скорочує час і витрати на ремонт. Дослідження військового бізнесу показує, що використання металевого 3D-друку для ремонту деталей гідравлічної системи корабля скоротило цикл технічного обслуговування з двох тижнів до трьох днів, завдяки чому кораблі все ще можуть воювати на полі бою.