Hvorfor tar formindustrien i økende grad i bruk 3D-utskrift av metall?

1. Designfrihet bryter ned grensene for tradisjonell produksjon.
Tradisjonell formfremstilling har noen begrensninger, som hvor enkelt det er å komme til verktøy og hvor stabile klemmene er. Dessuten må intrikate interne strukturer ofte settes sammen fra flere deler, noe som gjør dem mindre nøyaktige og koster mer. Med lag for lag additiv produksjon fjerner metall 3D-utskrift fullstendig designgrenser:
Innovasjon av konforme kjølekanaler: Det er vanskelig å få jevn kjøling ved å bruke standard kjølekanaler med rette hull i sprøytestøpeformer, noe som kan forårsake produktdeformasjonshastigheter på opptil 15 % til 20 %. 3D-utskrift kan lage elver som ikke er rette, inkludert spiraler og dendritter. Dette gjør kjølingen 40 % mer effektiv og kutter støpesyklusen med 30 % til 50 %. For eksempel, da Huawei-telefoner byttet til topologi-optimalisert kanaldesign for rammeformen, tok det 75 sekunder i stedet for 120 sekunder å lage én komponent, og avkastningsraten gikk opp fra 89 % til 98 %.
Implementering av lettvektsstruktur: Ved å lage biomimetiske strukturer som gitterstrukturer og tynne-veggede forsterkningsribber, kan formen gjøres 30 % til 50 % lettere uten å miste styrke. Sammenlignet med typiske smiformer, er de spesifikke titanlegeringsformene laget for flymotorer 42 % lettere og har en strekkstyrke på 2000 MPa. Dette gjør transport og installasjon mye billigere.
Funksjonell integrert produksjon: 3D-utskrift kan direkte legge til sensorer, varmekomponenter, kjølesystemer og andre moduler til formkroppen, noe som reduserer antallet trinn som trengs for å sette ting sammen. En bedrift i Shenzhen oppfant en intelligent temperaturkontrollform som bruker 3D-trykte mikrokanalvarmeledninger for å justere temperaturen med en nøyaktighet på ± 1 grad. Dette sparer 65 % av energien som brukes av eksisterende metoder.
2. Rekonstruksjon av hele livssykluskostnaden
3D-utskrift av metall endrer måten formvirksomheten fungerer på, og gjør den mer effektiv og kostnadseffektiv-ved å bruke materialer på en mer metodisk måte.
Et stort skritt fremover i hvordan materialer brukes: Materialtapsraten for tradisjonell subtraktiv produksjon er så høy som 70 % til 80 %, men 3D-utskrift har nesten ingen avfall. AVIC Maites titanlegeringspulversirkulasjonsteknologi gjenvinner 99,2 % av pulveret og reduserer kostnadene for enkeltformmaterialer med 58 %.
Enklere prosessflyt: For eksempel å lage støtfangerformer til kjøretøy på konvensjonell måte tar 23 trinn og 12 maskiner, og prosessen kan ta opptil 45 dager. Med 3D-utskrift tar det bare 3 trinn, syklustiden kuttes ned til 7 dager, og kostnadene for utstyr kuttes ned med 82%.
Forlenge levetiden til støpeformer: Ved å optimalisere den termiske balanseringsdesignen, økes den termiske utmattelseslevetiden til 3D-trykte støpeformer med 2 til 3 ganger. I følge data fra et bestemt støpeselskap har bruk av navformer av aluminiumslegering med konform kjøling økt levetiden fra 80 000 til 220 000 ganger og redusert kostnaden per stykke med 64 %.
3. Responshastighet reetablerer markedets konkurranseevne.
I en tid hvor folk vil ha personlige produkter og bedrifter er i stadig endring, har hastigheten på formproduksjonen blitt en viktig konkurransefaktor:
3D-utskrift kan kutte tiden det tar å lage en formprototype fra uker til timer. Dette kalles designvalideringssykluskomprimering. Xiaomi har brukt Liantai Technologys Muees-serieskrivere for å fremskynde utviklingen av foldbare skjermhengselformer fra 6 måneder til 50 dager, og utnyttet en markedsmulighet.
Kostnads-effektiviteten ved produksjon i liten-skala: Hvis en form produserer mindre enn 5000 stykker i året, koster 3D-utskrift 23 % til 35 % mindre enn andre metoder. Gjennom 3D-utskrift har en produsent av medisinsk utstyr senket prisen på tilpassbare ortopediske implantatformer fra 12 000 yuan til 4 800 yuan. Dette vil bidra til å gjøre tilpasset medisinsk behandling mer vanlig.
Designgjentakelse uten kostnad: Det koster mye å åpne en form på nytt for å gjøre endringer, men med 3D-utskrift trenger du bare å endre den digitale modellen for å få det beste designet. Tre ganger har Tesla Model Y-dørformen blitt forbedret, noe som har økt trekkfrekvensen fra 82 % til 91 % uten å legge til noen kostnader til produksjonsprosessen.
4. Nye materialer åpner for nye bruksområder for eksisterende.
Den nye metallpulverteknikken gjør det mulig å lage former på nye måter:
Ved å bruke materialer med høy-ytelse: Xi'an Sailongs PREP-prosess titanlegeringspulver har et oksygeninnhold på mindre enn 0,013 % og en sfærisitet på 98,5 %. Den kan brukes til å skrive ut former for flykvalitet-. Etter å ha brukt dette materialet til drivstoffdyseformen til C919-flyet, kan det nå tåle temperaturer opptil 150 grader Celsius høyere og vare tre ganger lenger enn standardmetoder.
Slik bruker du gradientmaterialer: Ved å bruke flerlags pulverblandingsteknikk er det mulig å lage funksjonelle gradientformer. Trykkkammerformen til en viss rakettmotor bruker en gradientstruktur av "nikkel-basert høy-temperaturlegering + høy-kobber-basert." Dette oppfyller ikke bare kravene til høy-temperaturmotstand, men det kjøler også ned motoren effektivt, noe som gjør den 28 % lettere enn det generelle legeringsskjemaet.
Biokompatibilitetsgjennombrudd: 3D-utskrift av porøse titanlegeringsformer i medisinsk industri, med porøsitet kontrollert til 60% -80% og porestørrelse på 300-500 μm, som støtter bencelleproliferasjon. Kliniske data indikerer at beinfusjonshastigheten til intervertebrale fusjonsenheter produsert med denne teknologien har økt fra 75 % i konvensjonelle metoder til over 95 %.
5. Under prosessen med å gjenoppbygge det industrielle økosystemet
3D-utskrift av metall endrer formindustrien ved å gjøre den smartere og mer{1}}serviceorientert:
Digital Manufacturing Network er en skyutskriftsplattform laget av selskaper som Yunyao Shenwei. Den lar globale designdata og regional produksjon samarbeide uten problemer. Denne teknologien har gjort det mulig for et globalt bilfirma å håndtere formbestillinger fra 23 fabrikker rundt om i verden på ett sted. Dette har redusert fraktkostnadene med 41 % og økt lageromsetningen med 2,7 ganger.
Produksjonsmodus-på forespørsel: Willaris fabrikk for deling av metallpulver har 200 3D-skrivere som kan lage små og mellomstore-former på mindre enn 72 timer. Dette konseptet "distribuert produksjon+sentralisert forsyning" reduserer utgiftene til lagerbeholdning med 68 % og øker responstiden med 5 ganger.
Fullt sett med tekniske standarder: National Additive Manufacturing Standardization Technical Committee har publisert 47 industristandarder som dekker viktige områder som hvor godt pulver fungerer, hvor nøyaktig utskrift er og hvordan man behandler utskrifter etter at de er laget. EUs CE-sertifiseringsbyrå har akseptert "Acceptance Specification for Metal 3D Printing Molds" ledet av AVIC Maite som en standard for gjensidig anerkjennelse over hele verden.