Ako aplikovať kovovú 3D tlač v priemysle automobilových foriem?

一, Technologický prielom: od „výroby komplexnej štruktúry“ po „prispôsobenie výkonu“
Hlavnou výhodou kovovej 3D tlače je to, že dokáže robiť veci s „voľným dizajnom“ a „integráciou výkonu štruktúry materiálu“. Selektívne tavenie laserom (SLM) a tavenie elektrónovým lúčom (EBM) sú dve metódy, ktoré možno použiť na vrstvenie kovových práškov vrstvu po vrstve, aby sa vytvorili komplikované geometrické vzory. Ide o veľké zlepšenie oproti štandardnému spracovaniu tvarov foriem.
1. Flexibilný chladiaci kanál: obrovský krok vpred pre výkon formy
Účinnosť chladenia vstrekovacích foriem a foriem{0} na odlievanie má priamy vplyv na kvalitu a cyklus procesu formovania produktu. Väčšinou sú kanály chladiacej vody v tradičných formách rovné, čo sťažuje prispôsobenie sa povrchu dutiny formy. To spôsobuje nerovnomerné chladenie a mení tvar výrobku. Kovová 3D tlač môže vytvoriť nepravidelné vodné cesty, ako sú špirálové a biomimetické vetvy stromov. Tým sa kontaktná plocha medzi chladiacou kvapalinou a dutinou formy zväčší viac ako trojnásobne, chladiaci cyklus sa skráti na polovicu a miera certifikácie produktu sa zvýši na viac ako 99 %. Jedna spoločnosť napríklad použila technológiu 3D tlače na výrobu foriem-na odlievanie hláv valcov motora. Tým sa skrátil čas výroby z 2 mesiacov na 2 týždne, životnosť formy sa predĺžila na viac ako 100 000-krát a dosiahla sa 100% miera výťažnosti produktu.
2. Ľahká štruktúra: „zníženie hmotnosti a zlepšenie účinnosti“ foriem
Automobilové formy musia byť schopné zvládnuť veľmi vysoké teploty a tlaky. Aby sa zabezpečilo, že sú silné, tradičné dizajny vo všeobecnosti používajú pevné konštrukcie. Vďaka tomu je forma ťažká a dáva jej veľkú zotrvačnosť, vďaka čomu je spracovanie menej presné a menej efektívne. Pomocou technológií optimalizácie topológie môže kovová 3D tlač odľahčiť formu o 20 % až 30 % pri zachovaní jej robustnosti. Napríklad istá automobilová spoločnosť vyrába formy pre kryt elektrického pohonu z hliníkovej zliatiny pomocou technológie 3D tlače. Použitím integrovaného lisovania a navrhovaním stien, ktoré sú veľmi tenké, sa hmotnosť krytu zníži o 20 %, proces obrábania sa zníži o 50 % a miera využitia materiálu sa zvýši o 40 %.
3. Veľká zmena v tom, ako materiály fungujú: prechod z „Univerzalizácie“ na „Scenáre“
Nové kovové materiály na 3D tlač umožňujú vyrábať formy, ktoré fungujú rôznymi spôsobmi. Na výrobu 3D-vytlačených foriem, ktoré sú tvrdšie, odolnejšie voči opotrebovaniu a korózii a lepšie na rôzne použitia, môžete použiť štandardnú nástrojovú oceľ H13, zliatiny s vysokou-entropiou alebo gradientné funkčné materiály. Jedna spoločnosť napríklad vyrobila práškovú oceľ H13 vystuženú nano karbidom volfrámu, vďaka čomu je forma tvrdšia na HRC 60 a zároveň si zachováva svoju veľkú húževnatosť. To spĺňa požiadavky na vysokú teplotu a vysoký tlak diskových foriem turbín leteckých motorov.
2, Aplikačné scenáre: Od „overenia prototypu“ po „veľkú-výrobu“
Kovové formy na 3D tlač majú inú štruktúru nákladov ako tradičné metódy. Ceny zariadení a materiálov sú vyššie, ale kroky návrhu formy, skúšobnej výroby a úpravy už nie sú potrebné. Celkové náklady klesajú so zvyšujúcou sa veľkosťou výrobnej dávky. Momentálne ho možno použiť v troch hlavných situáciách:
1. Formy so zložitou štruktúrou: prekonávanie limitov tradičnej výroby
3D tlač môže výrazne urýchliť vývojový cyklus foriem s jemnou textúrou, hlbokými dutinami alebo riekami, ktoré nie sú rovné. Napríklad jedna spoločnosť používa 3D tlač na výrobu foriem na razenie vzorov podrážok topánok. To skracuje čas potrebný na prechod od návrhu po dodanie zo šiestich týždňov na desať dní a umožňuje personalizované prispôsobenie tak, aby zodpovedalo potrebám malých množstiev a širokej škály produktov. COMAC C929 využíva SLM na tlač foriem na podporu krídel z titánovej zliatiny v leteckom priemysle. Vďaka tomu sú formy oveľa ľahšie a pevnejšie.
2. Formy s veľkou pridanou hodnotou: zaručujú výkon aj presnosť.
V oblasti nových energetických vozidiel musia byť formy pre základné časti, ako sú batérie a motory, veľmi presné a musia dobre fungovať. 3Technológia D tlače môže vyrábať formy „jednorazovým{1}}odlievaním“, ktoré zabraňuje vzniku chýb, keď sú formy niekoľkokrát zovreté tradičnými postupmi. Napríklad nový podnik s energetickými vozidlami použil technológiu 3D tlače na výrobu integrovaných foriem na tvarovanie podvozkov, čo znižuje zváracie operácie, robí vozidlá robustnejšími a zrýchľuje cykly vývoja foriem o 80 %.
3. Oprava a repasovanie foriem: zníženie nákladov počas celého životného cyklu
Ak chcete opraviť formu starým-spôsobom, musíte poškodené vrstvy vyrezať pomocou drôtu a elektrického výboja a potom ich zvariť späť dohromady. Trvá to dlho a stojí to veľa peňazí. 3Technológia D tlače dokáže vykonať „precízne opravy“ poškodených oblastí formy a technológia nanášania laserového povlaku (LC) dokáže formu rýchlo vrátiť do pôvodnej veľkosti a výkonu. Napríklad jedna spoločnosť použila technológiu LC na upevnenie povrchu dutiny lisovacej formy. To skrátilo čas opravy zo 7 dní na 2 dni, znížilo výdavky o 50 % a vrátilo pôvodnú presnosť formy.
3, Trendy v priemysle: prechod od „technologickej substitúcie“ k „ekologickej reštrukturalizácii“
Aby boli kovové formy na 3D tlač bežnejšie, musíme prekonať tri veľké problémy: náklady na materiály, štandardizáciu procesu a stabilitu zariadenia. Práve teraz priemysel presadzuje používanie technológie nasledujúcimi spôsobmi:
1. Nové materiály: uľahčenie používania
Výskum a vývoj nových kovových práškov sa snaží nájsť rovnováhu medzi nízkou cenou a dobrým výkonom. Jedna spoločnosť napríklad vyrobila materiál z nylonu PA11 na bio- báze extrakciou ricínových rastlín. To znižuje náklady o 30 % v porovnaní s tradičnými technickými plastmi pri zachovaní skvelých mechanických vlastností, vďaka čomu je ideálny na výrobu foriem pre interiéry automobilov. Štúdium a vývoj nových materiálov, ako sú zliatiny s vysokou-entropiou a gradientné funkčné materiály, tiež umožní používať 3D-vytlačené formy v situáciách, keď musia byť schopné odolávať vysokým teplotám a korózii.
2. Inteligentná výroba: robiť veci rýchlejšie a presnejšie
Technológie optimalizácie parametrov AI a online monitorovania dokážu zmeniť nastavenia tlače v reálnom čase, aby sa zbavili chýb. Napríklad spoločnosť vydala funkciu automatického vrúbľovania, ktorá udržuje chybu spájania formy do 0,05 mm pomocou referenčného umiestnenia. To umožňuje hromadnú-výrobu veľkých foriem. Technológia IoT vám tiež umožňuje monitorovať a opravovať položky na diaľku, čo znižuje náklady na ich prevádzku a údržbu a zvyšuje ich spoľahlivosť.
3. Spolupráca v priemyselnom reťazci na vytvorení otvorenej ekológie
Spoločnosti, ktoré vyrábajú zariadenia, dodávajú materiály a vyrábajú formy, spolupracujú na vytvorení kompletného riešenia „hardvér+materiály+služby“. Napríklad jedna spoločnosť ponúka úplné riešenie „vybavenie+proces+spotrebný materiál“. Jeho zariadenie UM600MT má tvarovaciu veľkosť 400 mm × 600 mm × 500 mm, čo je dostatočne veľké na tlač obrovských automobilových foriem. Cloudová platforma by tiež prepojila zdroje dizajnu z celého sveta s výrobnými uzlami v rôznych oblastiach, čím by sa vytvoril nový obchodný model s názvom „lokálna tlač a globálna distribúcia“.