Чи стане металевий 3D-друк основним процесом виготовлення форм?

1. Технологічний прорив: перехід від «перевірки прототипу» до «термінального виробництва»
Технологія 3D-друку на металі пройшла довгий шлях з тих пір, як її вперше використовували переважно для перевірки прототипів. Тепер він може виготовляти термінальні частини безпосередньо. Технологія лазерного плавлення шару порошку (LPBF) може створювати складні конструкції, які важко створити за допомогою існуючих методів, наприклад конформні канали охолоджувальної води та внутрішні ребра армування, шляхом укладання металевих порошків один на одного. Ці конструкції дуже корисні для виготовлення форм. Наприклад, конформний контур охолоджувальної води може зробити цикл лиття під тиском набагато коротшим, а продукт кращим; внутрішні ребра посилення можуть зробити форму міцнішою та довшою.

3D-друк на металі успішно використовується в аерокосмічній промисловості для виготовлення важливих деталей, таких як лопаті турбін і паливні форсунки двигунів. Виготовлення певного типу паливної форсунки двигуна по-старому-потрібно зібрати десятки деталей. Однак за допомогою технології 3D-друку він перетворюється на єдину, більш складну структуру. Це не тільки робить його легшим і міцнішим, але й скорочує виробничий цикл з місяців до тижнів. Ця парадигма «виробництва, керованого дизайном» змінює спосіб конкуренції між-компаніями, які займаються виробництвом високоякісного обладнання.

2. Економічна-ефективність: перехід від «високо-вартісної розвідки» до «великомасштабного-застосування»
Економічна-ефективність 3D-друку з металу зробить його звичайною практикою. Виготовлення прес-форм-старимодним способом включає багато етапів, як-от різання, електроемісійна обробка та різання дроту. Це означає використання багатьох різних машин і етапів, що робить процес дуже дорогим. Металевий 3D-друк поєднує в собі всі етапи створення будь-чого в одному предметі. Це полегшує процес і скорочує потребу в працівниках і обладнанні в середніх ланках.

Наприклад, виготовлення прес-форми для певної деталі автомобіля займало 5 комплектів обладнання, 3 операторів і 72 години обробки, що коштувало 12 000 юанів. Тепер із металевим 3D-друком потрібен лише один пристрій, один оператор і 24 години друку, а вартість впала до 4000 юанів, що становить падіння на 67%. Крім того, металевий 3D-друк використовує понад 95% матеріалу, а будь-який металевий порошок, який не використовується, може бути перероблений, що ще більше знижує ціни на матеріал.

Початкова вартість обладнання для 3D-друку металу висока, а швидкість друку все ще нижча, ніж у традиційного лиття під тиском. Але якщо технологія постійно вдосконалюватиметься і все більше людей почнуть використовувати її в широкому масштабі, вартість обладнання, ймовірно, продовжуватиме падати, а ефективність друку ймовірно зростатиме. Наприклад, метод формування клейовим розпиленням потрібно знежирити та спекати після використання, але він друкує у 50–100 разів швидше, ніж LPBF, і, за прогнозами, буде дуже корисним для великомасштабного-виробництва.

3. Сценарій застосування: перехід від «-налаштування високого класу» до «масового виробництва»
Металевий 3D-друк повільно переходить від-налаштування високого рівня до масового виробництва форм. Тривимірний друк на металі став основним способом виготовлення складних структурних частин і основних деталей у таких сферах, як авіакосмічна промисловість і оборона. Металевий 3D-друк поступово пройшов кілька етапів виробництва прес-форм у таких секторах, як виготовлення автомобілів і споживчої електроніки. Це пояснюється тим, що він може швидко адаптуватися до змін дизайну та виготовляти невеликі партії персоналізованих продуктів.

Наприклад, у секторі споживчої електроніки, оскільки швидкість ітерації продукту зросла, форми повинні були бути більш гнучкими та чутливими. Технологія 3D-друку з металу може швидко перетворювати модельні моделі на справжні форми, а процес затискання займає менше часу, що робить цикл виготовлення форми набагато коротшим. Тривимірний друк на металі може знизити витрати на виробничий цикл і зробити виробництво більш ефективним для виготовлення невеликих партій різних типів виробів лиття під тиском.

Тривимірний друк на металі також показав багато перспектив для ремонту та переробки прес-форм. Використовуючи такі методи, як спрямоване осадження енергії (DED),-зношені секції форми можна швидко відремонтувати та відновити, що подовжує термін служби форм і знижує витрати на виробництво.

4. Співпраця промислового ланцюга: перехід від «прориву єдиної точки» до «екологічного будівництва»
Тривимірний друк на металі має стати основним способом виготовлення прес-форм, і необхідно створити повну промислову екосистему. Це означає, що постачальники матеріалів на першому етапі, виробники середнього обладнання та постачальники прикладних послуг повинні тісно співпрацювати. Це також означає, що необхідно створювати системи стандартизації та розвивати таланти.

Що стосується матеріалів, високоефективні металеві порошки дуже важливі для досліджень і використання. Використовуючи нові технології виробництва порошків розпилення, вітчизняні компанії успішно виготовляють порошки авіаційного -титанового сплаву з вмістом кисню нижче певного рівня. Механічні якості цих порошків відповідають специфікаціям для кованих деталей. Зростання використання екологічно чистих-матеріалів також допомагає змінити екологічне виробництво. Наприклад, полімолочна кислота (PLA) та інші біологічно розкладані матеріали на біологічній основі швидко набувають популярності серед споживачів.

Ринок металевого обладнання для 3D-друку промислового -класу має модель «двоколійної конкуренції», коли йдеться про обладнання. Вітчизняні компанії здійснили диференційовану заміну у військовій та новій енергетиці, виробляючи велике обладнання та знижуючи витрати. Компанія створила дуже величезний металевий 3D-принтер, який успішно надрукував весь каркас певного типу резервуара для зберігання ракетного палива. Це свідчить про те, що Китай є найкращим у світі у виробництві великих структурних компонентів.

Міжнародна організація стандартизації (ISO) встановила стандарти для технологій адитивного виробництва, які охоплюють важливі сфери, включаючи випробування матеріалів, калібрування обладнання та забезпечення високої якості. Вітчизняні промислові групи також відповідали за розробку групових стандартів для стоматологічного 3D-друку, що допомогло підтримувати порядок на ринку та сприяло здоровому розвитку бізнесу.