Πώς μπορεί η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση να βοηθήσει στη συντόμευση του κύκλου παραγωγής καλουπιού;

一, Process Refactoring: Μετάβαση από τη "Σειρά Επεξεργασία" στην "Παράλληλη Κατασκευή"
Η παραδοσιακή κατασκευή καλουπιών χρησιμοποιεί το παράδειγμα «σειριακής επεξεργασίας», όπου κάθε λειτουργία εκτελείται με τη σειρά και οποιαδήποτε καθυστέρηση σε οποιαδήποτε σύνδεση θα είχε ως αποτέλεσμα έναν συνολικό μεγαλύτερο κύκλο. Για παράδειγμα, η τυπική διαδικασία παραγωγής καλουπιού για έναν συγκεκριμένο κατασκευαστή ανταλλακτικών αυτοκινήτων διαρκεί 120 ώρες μόνο για τις φάσεις κατεργασίας ηλεκτροδίων και κατεργασίας εκκένωσης. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα να κάνετε λάθη επειδή υπάρχουν τόσα πολλά βήματα σύσφιξης και τοποθέτησης. Με τη λειτουργία "παράλληλης κατασκευής", η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων ενσωματώνει τα τρία βασικά βήματα του σχεδιασμού, της εκτύπωσης και της μετα{5}}επεξεργασίας χωρίς χρονικά κενά, κάτι που αποτελεί μεγάλη αλλαγή από τις παλιές μεθόδους:
Ενσωμάτωση σχεδίασης και εκτύπωσης: Μετά την ολοκλήρωση του σχεδιασμού του καλουπιού σε λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης, οι σχεδιαστές μπορούν να δημιουργήσουν δεδομένα φέτας αμέσως και να τα στείλουν σε τρισδιάστατους εκτυπωτές χωρίς να χρειάζεται να κάνουν ηλεκτρόδια, να γράψουν οδηγίες CNC ή να εξετάσουν τη διαδικασία. Το καλούπι κελύφους κλιματισμού που παράγεται από την Zhongrui Technology για μια συγκεκριμένη εταιρεία οικιακών συσκευών διαρκεί μόνο 72 ώρες από το σχεδιασμό μέχρι την εκτύπωση, το οποίο είναι 60% μικρότερο από τις τυπικές τεχνικές.
Παράλληλη επεξεργασία πολλαπλών εργασιών: Ο εξοπλισμός μπορεί να δημιουργήσει πολλά εξαρτήματα καλουπιού ταυτόχρονα κατά την εκτύπωση, επομένως δεν χρειάζεται να εμπλακούν άτομα. Για παράδειγμα, ένας συγκεκριμένος κατασκευαστής καλουπιών-χρησιμοποιεί έναν διπλό μεταλλικό τρισδιάστατο εκτυπωτή λέιζερ για την κατασκευή 16 κοίλων κοιλοτήτων καλουπιού ταυτόχρονα σε 48 ώρες. Αυτό είναι 8 φορές ταχύτερο από την τυπική επεξεργασία ενός τεμαχίου.
Ευκολότερη διαδικασία επεξεργασίας ανάρτησης-: Για να φτάσετε στο στάδιο της δοκιμαστικής φόρμας, το εκτυπωμένο καλούπι χρειάζεται μόνο να περάσει από ορισμένα βασικά βήματα, όπως το κόψιμο των συρμάτων, την αφαίρεση του στηρίγματος και τη θέρμανση του καλουπιού. Σύμφωνα με μια μελέτη περίπτωσης ενός καλουπιού ηλεκτρονικού συνδετήρα, τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα καλούπια χρειάζονται 70% λιγότερο χρόνο για να τελειώσουν από τα παραδοσιακά καλούπια και δεν χρειάζεται να κάνετε την ίδια δουλειά ξανά και ξανά.
2, Καινοτομία στη διαδικασία: Η ελαφριά κατασκευή και η περιοδική συμπίεση της σύμμορφης ψύξης
Το σύστημα ψύξης για το καλούπι είναι ένα μεγάλο μέρος του κύκλου παραγωγής. Λόγω της περιορισμένης αρχιτεκτονικής τους, τα παραδοσιακά κανάλια νερού με ευθείες τρύπες τείνουν να έχουν ασυνεπείς θερμοκρασίες μούχλας και χρειάζονται μεγαλύτερους χρόνους ψύξης για να μην αλλάξουν σχήμα τα προϊόντα. Η τεχνολογία μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης βελτιώνει τόσο την απόδοση ψύξης όσο και τον κύκλο παραγωγής χρησιμοποιώντας δύο νέες διαδικασίες:
Σχεδιασμός ομοιόμορφου καναλιού νερού ψύξης: Οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν την πτυχή "ελεύθερης χύτευσης" της τρισδιάστατης εκτύπωσης για να δημιουργήσουν σχήματα σπειροειδούς, διχτυωτού ή βιομιμητικού καναλιού ροής που ταιριάζουν πολύ στενά με την κοιλότητα του καλουπιού. Μετά τη χρήση μιας ομοιόμορφης οδού για ένα συγκεκριμένο καλούπι προφυλακτήρα οχήματος, ο κύκλος χύτευσης με έγχυση μειώθηκε από 45 δευτερόλεπτα σε 30 δευτερόλεπτα και η ετήσια παραγωγική ικανότητα μιας συσκευής αυξήθηκε κατά 120.000 τεμάχια. Η ομοιόμορφη πλωτή οδός είναι ακόμη πιο σημαντική αφού απαλλάσσεται από το «τυφλό σημείο ψύξης» που έχουν οι παραδοσιακές πλωτές οδοί. Αυτό μειώνει το ποσοστό στρέβλωσης του προϊόντος από 0,8% σε 0,2% και αυξάνει το ποσοστό απόδοσης στο 99,5%, γεγονός που μειώνει τον χρόνο που απαιτείται για τη δοκιμή μούχλας και την εκ νέου επεξεργασία.
Ελαφριά δομική βελτιστοποίηση: Η τεχνολογία βελτιστοποίησης τοπολογίας μπορεί να βοηθήσει την μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση να αφαιρέσει επιπλέον υλικά από καλούπια, τα οποία μπορούν να μειώσουν το βάρος κατά 30% έως 50%, ενώ παράλληλα διασφαλίζουν ότι η δομή είναι ισχυρή. Μια εταιρεία που κατασκευάζει εξοπλισμό αιολικής ενέργειας έχει χωρίσει ένα καλούπι λεπίδας πλάτους 2-μέτρων σε 8 ελαφριές μονάδες για εκτύπωση. Αυτό μειώνει τα έξοδα αποστολής κατά 40%. Ο χρόνος που χρειάζεται για την αντικατάσταση μιας μονάδας έχει επίσης μειωθεί από 2 ώρες σε 30 λεπτά, γεγονός που συντομεύει σημαντικά τον κύκλο συντήρησης του καλουπιού.
3, Βελτιστοποίηση υλικού: Περιοδικές ανακαλύψεις σε κράματα και σύνθετα υλικά υψηλής απόδοσης{{1}
Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν τα υλικά καλουπιού έχει άμεση επίδραση στο πόσο δύσκολη είναι η επεξεργασία και πόσο χρόνο χρειάζεται για να κατασκευαστεί οτιδήποτε. Επειδή ο παραδοσιακός χάλυβας καλουπιού είναι αρκετά σκληρός και δεν μεταδίδει καλά τη θερμότητα, πρέπει να υποβληθεί σε θερμική-επεξεργασία αρκετές φορές και να υποβληθεί σε μηχανική επεξεργασία με μεγάλη ακρίβεια ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες χρήσης. Αλλά η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων ξεπερνά τα όρια απόδοσης των τυπικών υλικών αλλάζοντας τον τρόπο κατασκευής των υλικών και τον τρόπο χρήσης τους.
Απευθείας εκτύπωση κραμάτων υψηλής-θερμοκρασίας: Ένας συγκεκριμένος κατασκευαστής κινητήρων στροβίλου χρησιμοποιεί τρισδιάστατη εκτύπωση για να παράγει βολίδες από κράματα υψηλής-με βάση το νικέλιο-υψηλής θερμοκρασίας. Λαμβάνει 100.000 κύκλους-ελεύθερων διαρροών σε περιβάλλον υψηλής- θερμοκρασίας 600 βαθμών βελτιστοποιώντας τις ρυθμίσεις λέιζερ και τις δομές υποστήριξης. Η διάρκεια ζωής του είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή των παραδοσιακών χυτών και δεν χρειάζεται να υποστεί θερμή ισοστατική συμπίεση μετά, γεγονός που συντομεύει τον κύκλο κατασκευής κατά 20%.
Αποτελεσματική διάχυση θερμότητας από κράμα χαλκού: Ένας πάροχος υπηρεσιών κέντρου δεδομένων χρησιμοποιεί 3D εκτυπωμένες μονάδες από κράμα χαλκού που ψύχονται με υγρό με θερμική αγωγιμότητα 398 W/(m · K). Αυτό τα καθιστά 60% πιο αποτελεσματικά στην απαλλαγή από τη θερμότητα από τις μονάδες αλουμινίου. Η ενσωματωμένη εκτύπωση απαλλάσσει τον κίνδυνο διαρροής συγκόλλησης, η οποία μειώνει τον χρόνο που απαιτείται για τον εντοπισμό σφαλμάτων του συστήματος απαγωγής θερμότητας διακομιστή από 7 ημέρες σε 3 ημέρες.
Λειτουργική ενσωμάτωση σύνθετων υλικών: Η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να κάνει πρακτικές δομές όπως κανάλια ψύξης, ακίδες εξαγωγής και υποδοχές εξάτμισης να λειτουργούν όλα μαζί. Μέσω της ενσωματωμένης σχεδίασης, ο αριθμός των εξαρτημάτων σε ένα δεδομένο εσωτερικό καλούπι αυτοκινήτου μειώθηκε από 127 σε 38. Ο χρόνος που απαιτείται για τη συναρμολόγηση του καλουπιού μειώθηκε κατά 70% και το ποσοστό διαρροής καλουπιού μειώθηκε σε λιγότερο από 0,1% καθώς υπάρχουν λιγότεροι σύνδεσμοι στεγανοποίησης.
4, Μελέτη περίπτωσης: Η κυκλική μετατόπιση από το εργαστήριο στη γραμμή παραγωγής
Στον τομέα των ιατρικών καλουπιών, μια συγκεκριμένη εταιρεία ιατρικών συσκευών χρησιμοποιεί τεχνολογία μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης για την κατασκευή ορθοπεδικών καλουπιών εμφυτευμάτων. Ο κύκλος χύτευσης με έγχυση μειώνεται από 120 δευτερόλεπτα σε 75 δευτερόλεπτα χάρη στον ομοιόμορφο σχεδιασμό ψύξης. Η σταθερότητα του μεγέθους του προϊόντος ενισχύεται κατά 50%, και η ημερήσια παραγωγική ικανότητα πηγαίνει από 500 τεμάχια σε 800 τεμάχια. Αυτό καλύπτει την ανάγκη για επείγουσες ιατρικές προμήθειες.
Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, μια εταιρεία που κατασκευάζει κινητά τηλέφωνα χρησιμοποιεί τρισδιάστατη εκτύπωση για την κατασκευή καλουπιών για επάνω καλύμματα USB. Κάνοντας καλύτερο σχεδιασμό του σύμμορφου πλωτού δρόμου, ο κύκλος χύτευσης για εξαρτήματα χυτευμένα με έγχυση μειώνεται κατά 45% και ο ρυθμός άμεσης διέλευσης των αγαθών αυξάνεται από 82% σε 95%. Αυτό συμβαίνει επειδή η ανομοιόμορφη ψύξη προκαλεί λιγότερα ελαττώματα στην επιφάνεια. Αυτό καθιστά πολύ μικρότερο τον χρόνο που χρειάζεται για την κυκλοφορία νέων προϊόντων.
Μια συγκεκριμένη εταιρεία που κατασκευάζει κινητήρες αεροπλάνων στην αεροδιαστημική περιοχή έχει αρχίσει να χρησιμοποιεί τρισδιάστατα εκτυπωμένα καλούπια λεπίδων τουρμπίνας από κράμα τιτανίου. Το βάρος του καλουπιού έχει μειωθεί κατά 40% χάρη στον ελαφρύ σχεδιασμό και τη βελτίωση της τοπολογίας. Επίσης, ο κύκλος επισκευής καλουπιού έχει μειωθεί από 15 ημέρες σε 3 ημέρες από τη στιγμή που η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας έχει μειωθεί. Αυτό διασφαλίζει ότι τα πτερύγια του κινητήρα είναι πάντα διαθέσιμα.