Hva er fordelene med 3D-utskrift av metall i skreddersydde monteringsarmaturer?

1. Omgå geometriske grenser: å kunne designe kompliserte strukturer uten grenser
Maskineringsbanen til subtraktive teknikker begrenser tradisjonell armaturdesign, noe som gjør det vanskelig å lage kompliserte funksjoner som interne strømningskanaler, biomimetiske gitter og strukturer med tynne- vegger. For eksempel prøvde et bestemt firma som lager bilkomponenter å lage en armatur for presisjonspolering som måtte ha den ujevne overflaten til å berøre overflaten av brilleinnfatningen helt. Men med standard CNC-bearbeiding kan ikke verktøy komme til alle stedene de trenger, noe som fører til en maskineringsfeil på mer enn 0,3 mm på armaturets overflate. Dette gjør poleringskvaliteten dårligere.3D-utskrift av metallkan raskt lage kompliserte former som tradisjonelle metoder ikke kunne ved å smelte metallpulver lag for lag.
For eksempel kan SLM (Selective Laser Melting)-teknologi stable lag med en tykkelse på 0,05 mm, noe som gjør det mulig å designe topologioptimaliseringsstrukturer som interne spiralstrømningskanaler og mikroporøse arrays. Et bestemt firma som lager elektronikk bruker 3D-printing for å lage vakuumsugekopper som passer akkurat for dem. Den interne labyrintstrømningskanaldesignen gjør at gassen spres jevnt ut og øker adsorpsjonskraften med 40 %. Samtidig kuttes sugekopptykkelsen ned fra vanlige 15 mm til 8 mm, noe som gjør robotarmen mye mindre tung. Denne designfriheten gjør ikke bare at armaturet fungerer bedre, men det åpner også for potensialet for å gjøre det lettere.
2. Forkorte leveringssyklusen: raskt gå fra design til ferdig produkt
Å lage inventar på den gamle-måten tar fem trinn: "design programmering prosessering assembly debugging." Denne prosedyren tar noen uker. Når en produsent av emballasjemaskiner trenger å bytte ut varer på produksjonslinjen, tar den gamle måten 14 dager å lage nye inventar, noe som betyr at det ikke er særlig effektivt å bytte produkter. Med alternativet "ett klikk utskrift" gjør 3D-utskrift av metall designfiler til solide deler med en gang, uten noen ekstra prosedyrer som programmering eller klargjøring av verktøy.
Ved en anledning brukte et bestemt firma som lager briller Platinum BLT-S1500 til å skrive ut poleringsarmaturer. Det tok bare tre dager å gå fra import av CAD-modeller til levering av ferdige varer. Dette var 78 % raskere enn vanlige metoder. Mer avgjørende, 3D-utskrift gjør det mulig å raskt optimere "design print test iteration" i en lukket sløyfe. Mens han laget titanlegeringsarmaturer, brukte en viss produsent av flydeler Fusion 360-programvare for å forbedre topologien. På bare tre dager gikk de gjennom tre runder med designendringer, som reduserte vekten på armaturene med 35 %, samtidig som de fortsatt gjorde dem trygge å bruke under 10G-vibrasjonsforhold.
3. Bedre bruk av materialer: gå fra å «redusere materialavfall» til «nær nettdannelse»
Når du lager kompliserte armaturer, blir mange dyre metallmaterialer kuttet av som avfall, så utnyttelsesgraden for typiske CNC-maskinmaterialer er vanligvis mindre enn 45 %. For eksempel er markedsprisen på IN718 nikkel-basert legering så høy som 800 yuan per kilogram, og kostnaden for materialet alene for å lage en 10 kilos armatur ved bruk av tradisjonelle metoder er mer enn 40 000 yuan. Og "near nett forming"-teknologi brukes i 3D-printing av metall, noe som betyr at mer enn 85 % av materialet brukes.
For restaurering av en ny produksjonslinje for batterimoduler for energibiler brukte de kjøleplater i aluminiumslegering som ble laget på bestilling ved bruk av 3D-utskriftsteknologi. Ved å forbedre utformingen av støttestrukturen gikk mengden materiale som ble brukt fra 12 kg i tradisjonelle metoder til 3,2 kg, og kostnadene for individuelle stykker materiale gikk ned med 73%. Enda viktigere, 3D-utskrift gir mulighet for integrert fabrikasjon av forskjellige materialer. For eksempel er det mulig å skrive ut varmespredningsmoduler av kobberlegering direkte på stålfesteunderlag. Dette gjør strukturen sterkere og bedre til å håndtere varme. Det er vanskelig å lage dette komposittmaterialet med typiske metoder.
4. Prosessens tilpasningsevne: fra "enkeltfunksjon" til "integrasjon av flere scener"
Monteringsarmaturer må kunne fungere i en rekke behandlingssituasjoner. Metall 3D-utskrift kan lage skreddersydde armaturløsninger som fungerer i spesifikke omgivelser ved å kombinere forskjellige materialer og prosesser på forskjellige måter.
Tilpasning til høye temperaturer: Motorbladfestet laget av IN718 nikkel-basert legering kan holde formen ved en høy temperatur på 650 grader, som er det som er testkriteriene for varmekomponenter i flymotorer.
Korrosjonsbestandig-scenario: Kjemisk utstyrsfeste laget av 316L rustfritt stål har tre ganger bedre motstand mot kloridkorrosjon takket være en forbedret kornstruktur. Levetiden deres er nå 2,5 ganger lengre enn for vanlige metoder.
Krav til presis posisjonering: Et selskap som lager halvlederutstyr har begynt å bruke mikrolaser 3D-utskriftsteknologi for å lage waferoverføringsfiksturer som er nøyaktige til innenfor ± 2 μm. Ruheten til overflaten, Ra, er mindre enn eller lik 0,8 μm, noe som er godt nok for bruk i ultra-rene verksteder.
Armaturer for 3D-utskrift kan også ha sensorfunksjoner. En robotprodusent la til 3D--utskrevne strekkmålerinstallasjonsspor til armaturet og holdt øye med hvordan klemkraften endret seg i sanntid. Dette økte monteringsavkastningen fra 92 % til 99,5 %.
5. Industriell praksis: Hoppet fra laboratoriet til stor-produksjon
3D-utskriftsarmaturen i metall har flyttet seg fra idéverifiseringsstadiet til å bli brukt i stor skala. Safran Group har produsert et 3D-trykt oljekjølertilbehør for LEAP-motorer i romfartsbransjen. Denne designen etterligner naturen og forbedrer varmevekslingsoverflaten med 40 % samtidig som vekten senkes med 30 %. Den har også vært i stand til å lage 2000 stykker i året i stor skala ved hjelp av EBM-teknologi. Apple har brukt 3D-utskriftsteknologi for å lage unike inspeksjonsarmaturer i titanlegering av telefonramme i forbrukerelektronikkmarkedet. Dette har kuttet inspeksjonssyklusen fra 8 timer per batch til 2 timer per batch, noe som hjelper iPhone-seriens varer raskt å endre seg.
Kombinasjonen av 3D-utskrift av metall og digital tvillingteknologi gjør produksjon av armaturer smartere, noe som er enda mer interessant. Ved å sette RFID-brikker i 3D-printede beslag, har en tysk armaturprodusent vært i stand til å samle og analysere data i sanntid. Når den brukes med maskinlæringsalgoritmer, kan den gjette hvor lenge en armatur vil vare og sende ut vedlikeholdspåminnelser automatisk, noe som reduserer utstyrets nedetid med 60 %.