Hvorfor har formindustrien blitt en viktig applikasjonsretning for 3D-utskrift av metall?

一, Teknisk tilpasningsevne: hvor godt metall 3D-utskrift og formfremstilling fungerer sammen
1. Du kan fritt forme komplekse konstruksjoner, som går utover grensene for tradisjonelt håndverk.
Hovedproblemet med å lage former er å lage kompliserte kjølevannskretser, lette konstruksjoner og funksjonell integrering. "Materialfjerningslogikken" til subtraktiv prosessering begrenser tradisjonelle metoder, noe som gjør det vanskelig å lage kompliserte strukturer som interne forsterkningsribber og konforme kjølekanaler. For eksempel bruker kjølevannskretsen i typiske injeksjonsformer ofte bore- eller skilleveggdesign, som ikke passer formen til formhulrommet. Dette gjør kjølingen ujevn og produktet deformeres for raskt. 3D-utskrift av metall kan direkte skape spiral-, mesh- eller biomimetiske strømningskanalformer som er tett adherent til formhulen ved å stable materialer lag for lag.
Ved å bruke kraftinspeksjonsseteformen fra Taiwan Zongwei Industry som eksempel, bidro Moldex3D-simulering til å forbedre den uregelmessige vannveisdesignen. 3D-utskriftsformen av metall reduserte deretter temperaturforskjellen mellom hann- og hunnformen fra 47 grader til nesten ensartet, kuttet forvrengningsdeformasjonshastigheten med 49 % og kuttet støpesyklusen med 25 %. Denne saken viser at metall 3D-utskrifts kapasitet til å lage kompliserte strukturer kan forbedre ytelsen til støpeformer betraktelig.
2. Tilfeldig kjøleteknologi: en dobbel revolusjon i kvalitet og effektivitet
Kvaliteten på sprøytestøpte gjenstander avhenger mye av formkjølesystemet. På grunn av deres begrensede arrangement, kan tradisjonelle vannkanaler med rette hull forårsake ujevn formtemperatur, noe som kan føre til problemer som produktforvrengning og krymping. Ved å justere vannstrømmen slik at kjølevann dekker formhulen likt, gjør den konforme kjølemetoden for metall 3D-utskrift følgende fremskritt:
Effektivitetsforbedring: Etter å ha byttet til en konform vannvei for en bestemt kjøretøystøtfanger, gikk sprøytestøpesyklusen fra 45 sekunder til 30 sekunder, og den årlige produksjonskapasiteten til en enhet økte med 120 000 stykker.
Kvalitetsforbedring: Forvrengningshastigheten til en viss elektrisk koblingsform har gått ned fra 0,8 % til 0,2 %, og utbyttegraden har gått opp til 99,5 %.
Lengre levetid: Siegfried Hofmann i Tyskland produserte en 3D-trykt aluminiumskumform som er bedre til å slippe gjennom damp og ha en god ventilasjonsstruktur. Dette gjør at oppvarmings- og avkjølingssyklusen øker med 30 % og formen varer 40 % lenger.
3. Lett og funksjonell integrasjon: reduserer utgiftene totalt sett
Ved å optimalisere formen på formen kan 3D-utskrift av metall bli kvitt ekstra materialer og gjøre strukturen sterkere samtidig som vekten reduseres med 30 % til 50 %. For eksempel skjærer et selskap som lager vindkraftutstyr en 2-meter diameter bladform i 8 lette deler for utskrift. Dette reduserte transportutgiftene med 40 % og tiden det tok å reparere en enkelt modul fra 2 timer til 30 minutter. 3D-utskrift kan også kombinere funksjonelle elementer som kjølekanaler, ejektorpinner og eksosåpninger i ett stykke. Dette reduserer mengden formbiter og feil under montering. Antall deler i en bestemt bilinteriørform er redusert fra 127 til 38 takket være integrert design. Tiden det tar å sette den sammen er også kuttet ned med 70 %.
2, kostnads-effektivitet: gå fra «høy-kostnadseksperimenter» til «store-applikasjoner»
1. Bedre bruk av materialer, som senker direkte kostnader
Subtraktive metoder brukes i tradisjonell formfremstilling, som kan kaste bort opptil 30% til 50% av materialet. Metall 3D-utskrift er en additiv produksjonsprosess som bruker rundt 95 % av materialet, og pulverrestene kan gjenbrukes. For eksempel gikk materialkostnadene for en viss turbinbladform til en flymotor ned med 60 % etter 3D-utskrift, og det var ikke behov for dyre teknikker som elektrisk utladningsmaskinering (EDM) senere.
2. Forkorte produksjonssyklusen: Utnytte markedsmuligheter
I tradisjonell produksjon er den betydelige tiden det tar å lage former et problem. For eksempel tar det å lage former for bildeler mer enn ti trinn, som design, CNC-bearbeiding, varmebehandling, montering og feilsøking. Hele prosessen kan ta flere måneder. Og 3D-utskrift av metall fremskynder prosessen til uker eller til og med dager ved å bruke en «design print post-behandling»-metode for å lage ting på samme tid.
Rask prøveproduksjon: Et selskap som lager husholdningsapparater har brukt 3D-utskrift for å kutte tiden det tar å lage skallformer til klimaanlegg fra 15 dager til 72 timer.
Tilpasning i små partier: Det finske selskapet Toivan Metalli lager bøyde rørformer med Markforged X7-skriveren. Dette senker kostnaden per enhet fra 4000 euro til 300–400 euro og fremskynder leveringen fra 6 uker til 1 uke. Bedriften har med suksess tatt på seg små batchordrer og funnet nye måter å tjene penger på.
3. Langsiktig-kostnadsfordeling: gjør at formen varer lenger og lettere å ta vare på
Startkostnaden for å lage 3D-trykte former er litt mer enn for tradisjonelle metoder. Imidlertid kan deres konforme kjøledesign og lave vekt øke levetiden til formene betraktelig. For eksempel kuttet en viss støpeform- ned på termiske utmattelsessprekker med 50 % etter 3D-utskrift forbedret den termiske balansen. Den har også tredoblet levetiden og reduserte kostnadene for formen for hver form-støping med 40 %. Den modulære arkitekturen til 3D-utskriftsformer gjør det også enkelt å erstatte ødelagte deler, noe som reduserer nedetid og vedlikeholdsutgifter.
3. Industriell etterspørsel: den "essensielle drivkraften" for produksjonsindustriens transformasjon og oppgradering
1. Veksten av små-skala og varierte produksjonsmetoder
Etter hvert som den individuelle etterspørselen i forbrukermarkedet vokser, endres formproduksjonen fra «stor-standardisert produksjon» til «tilpasset produksjon i liten-skala». Metall 3D-utskrift er flott for å lage små partier fordi det ikke trenger å åpne en form. For eksempel, et selskap som lager medisinsk utstyr bruker 3D-utskrift til å lage former for ortopediske implantater og lager raskt unike modeller fra CT-data for å passe de spesifikke kravene til hver enkelt pasient. Dette reduserer muggkostnadene med 70 %.
2. Det endelige målet for ytelse i det avanserte produksjonsfeltet
Formytelsen må bli bedre i avanserte-områder som romfart og nye energikjøretøyer. For eksempel:
Aerospace: C919, et stort fly laget i Kina, bruker 3D-utskriftsteknologi for å lage drivstoffdysen, som reduserer vekten med 25 % og øker drivstofføkonomien med 15 %.
Nye energikjøretøyer: 3D-printing av en batteripakkeform gjør kjølekanalen bedre, noe som gjør batteritemperaturen jevnere med 20 % og forlenger levetiden med 30 %.
3. Lokalisert produksjonsetterspørsel under rekonfigureringen av den globale forsyningskjeden
Handelsspenninger og geopolitiske kriser har gjort den globale forsyningskjeden enda mer ustabil. For å beskytte seg selv må bedrifter raskt flytte produksjonen til lokale områder. Metall 3D-utskrift er en viktig teknologi for å omorganisere forsyningskjeden siden den kan "distribuert produksjon." For eksempel var en europeisk kjøretøyprodusent i stand til å få støpeformer levert på "48 timer" ved å bruke 3D-utskriftsutstyr i sitt eget land i stedet for å stole på leverandører fra andre land.