Μπορεί η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση να αντικαταστήσει πλήρως τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής καλουπιών;

一, Η κύρια διαφορά μεταξύ της πρόσθετης και της αφαιρετικής παραγωγής από τεχνική άποψη
«Ψηφιακά καθοδηγούμενη στρώση προς στρώμα τήξη και στοίβαξη» είναι το νόημα της μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης. Για παράδειγμα, η επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM) λιώνει μόνο ορισμένους τύπους μεταλλικής σκόνης χρησιμοποιώντας δέσμες λέιζερ υψηλής-ενέργειας. Στη συνέχεια, δημιουργεί τρισδιάστατα-σχήματα στρώμα προς στρώμα και δημιουργεί πολύπλοκους εσωτερικούς χώρους, ομοιόμορφα κανάλια ψύξης και άλλες δομές απευθείας χωρίς την ανάγκη για καλούπια. Η τεχνολογία Platinum δημιούργησε ένα υδάτινο διάδρομο σε σχήμα βιομιμητικής φλέβας-για το καλούπι νέων ενεργειακών κιβωτίων μπαταριών οχημάτων που μείωσε τον κύκλο χύτευσης με έγχυση κατά 35% και βελτίωσε την απόδοση ψύξης κατά 40%. Αυτό είναι δύσκολο να γίνει με τις τυπικές μεθόδους διάτρησης και φρεζαρίσματος.
Η παραδοσιακή κατασκευή καλουπιών, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιεί "αφαιρετική επεξεργασία" (όπως άλεση CNC και μηχανική κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης) και "ισομορφοποίηση υλικών" (όπως χύτευση και σφυρηλάτηση). Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν αυτές οι διαδικασίες σημαίνει ότι ο σχεδιασμός του καλουπιού πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη σκοπιμότητα της επεξεργασίας. Για παράδειγμα, στα παραδοσιακά καλούπια χύτευσης-το κανάλι του νερού ψύξης είναι συχνά σπασμένο ή ίσιο. Αυτό συμβαίνει επειδή το τρυπάνι είναι δύσκολο να φτάσετε και είναι δύσκολο να φτιάξετε ένα σχέδιο που να ταιριάζει στην τρύπα του καλουπιού. Αυτό κάνει την ψύξη ανομοιόμορφη και προκαλεί παραμόρφωση των προϊόντων κατά περισσότερο από 8%.
Το πιο σημαντικό σημείο τεχνολογικής υποκατάστασης: Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι ο μόνος τρόπος όταν η πολυπλοκότητα της δομής του καλουπιού (εσωτερικές εγκάρσιες οπές, λεπτά-πλευρικά τοιχώματα, μικροκανάλια, κ.λπ.) καθιστά τις παραδοσιακές μεθόδους μη πρακτικές ή όταν οι αλλαγές σχεδιασμού πρέπει να γίνουν γρήγορα. Για παράδειγμα, η τρισδιάστατη εκτύπωση μείωσε τον χρόνο που χρειαζόταν για την κατασκευή ενός καλουπιού κελύφους ιατρικής συσκευής από 6 εβδομάδες σε 72 ώρες και αύξησε το ποσοστό χρήσης υλικών από 25% σε 95%.
2, Δομή κόστους: Επιχειρηματική ανάκαμψη σε καταστάσεις μικρής παρτίδας
Το κόστος ανάπτυξης καλουπιών αντιπροσωπεύει το 60% έως 70% του συνολικού κόστους της παραδοσιακής κατασκευής καλουπιών. Αυτά τα κόστη περιλαμβάνουν τη φθορά του εξοπλισμού και την εργασία που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτροδίων, την κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης, την κοπή καλωδίων και άλλες διαδικασίες. Η "άμεση χύτευση ψηφιακών μοντέλων" σε μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση απαλλάσσει από την ανάγκη για καλούπια και τα κύρια πράγματα που καθορίζουν το κόστος της είναι τα υλικά πούδρας που χρησιμοποιούνται και η φθορά του εξοπλισμού.
1. Για μικρές παρτίδες (1–100 τεμάχια), η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι σαφώς καλύτερη.
Ποσότητα υλικού που χρησιμοποιείται: Σε παραδοσιακές μεθόδους, όπως η σφυρηλάτηση και η κοπή σε τεμάχια, σπαταλάται έως και το 70% του υλικού. Αλλά στην τρισδιάστατη εκτύπωση, η σκόνη που έχει απομείνει μπορεί να ανακυκλωθεί, επομένως χρησιμοποιείται πάνω από το 90% του υλικού. Για παράδειγμα, η τρισδιάστατη εκτύπωση μειώνει το κόστος των υλικών κατά 58% για ένα συγκεκριμένο καλούπι χύτευσης με καλούπι αλουμινίου.
Κόστος επεξεργασίας: Τα παραδοσιακά καλούπια χρειάζονται πολλά μηχανήματα για να συνεργαστούν για να τα επεξεργαστούν, αλλά η τρισδιάστατη εκτύπωση χρειάζεται μόνο ένα μηχάνημα για τη διαμόρφωση της δομής του πυρήνα, η οποία μειώνει το κόστος επεξεργασίας κατά 40% έως 60%.
Χρόνος κύκλου: Ο τυπικός κύκλος ανοίγματος καλουπιού μπορεί να διαρκέσει έως και έξι έως οκτώ εβδομάδες, αλλά η τρισδιάστατη εκτύπωση διαρκεί μόνο τρεις έως πέντε ημέρες. Αυτό μπορεί να μειώσει τον κύκλο Ε&Α κατά περισσότερο από εβδομήντα τοις εκατό, καθιστώντας τον τέλειο για το στάδιο επαλήθευσης της δοκιμαστικής παραγωγής.
2. Για μεγάλες παραγγελίες (περισσότερα από 1000 τεμάχια), η παραδοσιακή κατασκευή εξακολουθεί να είναι ο κανόνας.
Κόστος μονάδας: Καθώς η παραγωγή αυξάνεται, το κοινό κόστος των παραδοσιακών καλουπιών μειώνεται πολύ γρήγορα. Για παράδειγμα, όταν κατασκευάζονταν πολλά καλούπια κουκούλας αυτοκινήτου, η τιμή ανά τεμάχιο έπεσε από 2000 γιουάν για τρισδιάστατη εκτύπωση σε 80 γιουάν για παλιές-μονάδες μεθόδους.
Ακρίβεια και ποιότητα επιφάνειας: Με την παραδοσιακή κοπή CNC, μπορείτε να αποκτήσετε μια επιφάνεια που είναι επίπεδη 0,8 μm, αλλά με την εκτύπωση 3D, πρέπει να κάνετε γυάλισμα, αμμοβολή και άλλα βήματα για να αποκτήσετε μια επίπεδη επιφάνεια 3,2 μm, η οποία κοστίζει περισσότερο.
Όταν η ετήσια παραγωγή καλουπιών ξεπερνά τα 500 τεμάχια, το κόστος ενός μόνο τεμαχίου με παραδοσιακές μεθόδους αρχίζει να είναι χαμηλότερο από αυτό της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Εάν ληφθεί υπόψη ο κίνδυνος αλλαγών σχεδιασμού (για παράδειγμα, η αλλαγή ενός παραδοσιακού καλουπιού σημαίνει ξανά άνοιγμα, το οποίο μπορεί να κοστίσει έως και 30% έως 50% του αρχικού κόστους), τα οφέλη της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην ευέλικτη παραγωγή μπορούν να επεκταθούν σε καταστάσεις όπου παράγονται περίπου 1000 κομμάτια κάθε χρόνο.
3, Βιομηχανική οικολογία: πώς η τεχνολογία μπορεί να συνεργαστεί για να βοηθήσει το περιβάλλον και πώς μπορεί να ανοικοδομηθεί
Η παραδοσιακή κατασκευή καλουπιών και η τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων ανταγωνίζονται μεταξύ τους, αλλά δεν είναι ένα παιχνίδι μηδενικού-αθροίσματος. Αντίθετα, είναι μια δύναμη που ωθεί το βιομηχανικό περιβάλλον προς την ενοποίηση της «υπηρεσίας κατασκευής σχεδιασμού».
1. Συνδυασμός τεχνολογιών: κατασκευή σύνθετων υλικών με προσθετικές και αφαιρετικές μεθόδους
Οι εταιρείες που βρίσκονται στην κορυφή ξεπερνούν τα όρια μιας ενιαίας τεχνολογίας χρησιμοποιώντας μαζί "3D printing+CNC precision machining". Ο εξοπλισμός BLT-S450 της Platinum, για παράδειγμα, μπορεί να κάνει έξι-συνεργατικές εκτυπώσεις λέιζερ και ένα κέντρο μηχανικής επεξεργασίας πέντε-αξόνων μπορεί να επιδιορθώσει τις κοιλότητες του καλουπιού με ακρίβεια σε επίπεδο καθρέφτη-. Αυτό διατηρεί τις πολύπλοκες δομικές δυνατότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης, ενώ ικανοποιεί τις ανάγκες ποιότητας επιφάνειας των παραδοσιακών καλουπιών.
2. Νέα Υλικά: Λειτουργικές Διαβαθμίσεις και Σύνθετα Υλικά
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στα παραδοσιακά καλούπια είναι κυρίως μεμονωμένα κράματα. Ωστόσο, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να τοποθετήσει λειτουργικά διαβαθμισμένα υλικά με τρόπο που είναι μοναδικός για κάθε εργασία. Στην περίπτωση ενός καλουπιού κινητήρα αεροπλάνου, η τρισδιάστατη εκτύπωση προσθέτει μια επίστρωση υψηλής{4} σκληρότητας (όπως το WC Co) στην επιφάνεια. Αυτό διατηρεί τον πυρήνα σκληρό και καθιστά δυνατό "ένα υλικό για πολλαπλές χρήσεις", κάτι που αποτελεί βελτίωση σε σχέση με τον παλιό τρόπο σύνδεσης διαφορετικών υλικών μεταξύ τους.
3. Λειτουργία εξυπηρέτησης: από την πώληση συσκευών έως την παράδοση λύσεων
Οι "προμηθευτές υλικού" αλλάζουν τα ονόματά τους σε "ενοποιητές υπηρεσιών" για κατασκευαστές εξοπλισμού. Η Platinum κυκλοφόρησε ένα σύστημα «εξοπλισμός+υλικά+βάση δεδομένων διεργασιών» που λειτουργεί από κοινού. Οι τιμές της σκόνης κράματος τιτανίου που κατασκευάζεται μόνος-είναι 50% χαμηλότερες από ό,τι ήταν το 2020 και η πλατφόρμα Διαδικτύου των Πραγμάτων κατέστησε δυνατή την εξ αποστάσεως διάγνωση και προειδοποίηση για σφάλματα εξοπλισμού, γεγονός που έχει αυξήσει τα έσοδα από την υπηρεσία στο 30%.
4. Πρότυπα στον κλάδο: Από την άγρια ​​ανάπτυξη στην τυποποιημένη ανάπτυξη
Η παραδοσιακή κατασκευή καλουπιών έχει δημιουργήσει ένα πλήρες πρότυπο σύστημα, όπως το πρότυπο ακρίβειας καλουπιών ISO 2768. Ωστόσο, τα καλούπια τρισδιάστατης εκτύπωσης εξακολουθούν να έχουν προβλήματα, όπως το να μην μπορούν να λάβουν έγκριση ακρίβειας και να ελέγξουν το ποσοστό ελαττωμάτων τους. Για παράδειγμα, τα καλούπια ιατρικών εμφυτευμάτων πρέπει να πιστοποιούνται τόσο από τον FDA όσο και από το CE κάθε τρία έως πέντε χρόνια. Αυτό καθιστά δυσκολότερη την εξάπλωση της τρισδιάστατης εκτύπωσης σε περιοχές-υψηλών προδιαγραφών.