Ako zmení kovová 3D tlač tradičného priemyselného výrobného systému?

1. Posun vo výrobnej logike: posun paradigmy od „odčítania“ k „pridaniu“
Tradičný spôsob výroby vecí je založený na myšlienke „odstránenia materiálu“. Napríklad obrábanie CNC postupne tvorí celé kovové sochory mletím a vŕtaním. Miera využitia materiálu je zvyčajne menšia ako 60%. Kovová 3D tlač používa aditívnu výrobnú technológiu s názvom „vrstva po stohovaní vrstvy“. Táto metóda roztopí kovový prášok s laserovým alebo elektrónovým lúčom a 3D model sa zmení na pevné položky. Percento použitých materiálov by sa mohlo zvýšiť na 90%.
Budovanie motorov lietadiel je skvelým príkladom tejto zmeny myslenia. Palivová dýza s skokom z letectva GE sa skladá z 20 prvkov, ktoré sú 3D vytlačené spolu, aby sa stali jedným celku. To znižuje hmotnosť o 25% a zvyšuje spotrebu paliva o 15%. Cyklus vývoja plesní, ktorý trval šesť mesiacov, sa znížil na tri týždne, čo znamená, že tempo iterácie produktu sa zvýšilo osemkrát. Tento „dizajn ako výroba“ je úplne vzdorovaný starým pravidlom, že „výroba určuje dizajn“. Tiež umožňuje vytvárať ľahké vzory, ako je optimalizácia topológie a štruktúra mriežky.
2. Reštrukturalizácia dodávateľského reťazca: Flexibilná zmena z „Produkcie mierky“ na „poháňaná dopyt“.
Kovová 3D tlač mení spôsob, akým sú vybudované priemyselné dodávateľské reťazce. Model „Predikcia inventára výroby“ používaný v tradičnej výrobe je lineárny . 3 d tlač na druhej strane má schopnosti „On - dopytovú výrobu“, pretože dokáže vyrábať veci súčasne na niekoľkých miestach. Skupina BMW postavila prvý 3D tlačový digitálny sklad na svete pre diely automobilov. To umožňuje 20 výrobným základniam na celom svete, aby sa diely v reálnom čase zdieľali zdieľaním konštrukčných súborov prostredníctvom cloudu, čo znižuje výdavky na zásoby o 95%.
V lekárskej oblasti je tento druh posunu rušivejší. Pre pacientov s kostným nádorom potrebujú personalizované implantáty zliatiny titánu štandardný trojmesačný cyklus prispôsobenia. Naopak, technológia 3D tlače využíva údaje o skenovaní CT na vytvorenie 3D model a dokončenie celého procesu, od návrhu po chirurgickú implantáciu, za 72 hodín. Pekingová nemocnica Jishuitan hovorí, že 3D tlačené implantáty viažu na kosť o 40% rýchlejšie ako štandardné implantáty a čas potrebný na zotavenie po operácii sa zníži o 60%.
3. Veľký krok vpred v oblasti materiálov: Výkon sa pohybuje od „všeobecných materiálov“ k „funkčným gradientom“.
Kovová 3D tlač nielen mení, ako sa veci vyrábajú, ale tiež mení spôsob, akým Výskum materiálov funguje. Limity dizajnu foriem tradičné odlievacie techniky, ktoré sťažuje získanie gradientového rozdelenia materiálnych vlastností. Dôkladným riadením práškového zloženia a energetického vstupu môže 3D tlač vyrábať funkčne odstupňované materiály (FGM). Napríklad v turbínových čepeloch motorov lietadiel, ktorý mení podiel kobaltu a hliníka v nikle - zliatinový prášok založený na zliatine, koreň čepele dokáže zvládnuť teploty až 1200 stupňov, zatiaľ čo hrot čepele zostane dostatočne silná. Tradičné techniky nemôžu tento materiál fungovať tak, ako to robí.
Táto schopnosť inovovať materiály je v oblasti biomedicínskej vedy ešte priekopnejšia. Tím univerzity v Šanghaji Jiao Tong vytvoril kostné skafold z zliatiny pórovitého pórového zliatiny, ktorý dokonale zodpovedá elastickému modulu ľudskej kortikálnej kosti zmenou pórovitosti (60% - 80%) a veľkosti pórov (200–500 μm). Klinické dôkazy naznačujú, že účinnosť vedenia kostí tohto stentu je trojnásobne vyššia ako účinnosť konvenčných implantátov a výskyt pooperačných problémov sa znížil na 5%.
4. Vývoj priemyselnej ekológie: Prestavba hodnoty z „konkurencie vybavenia“ po „ekológiu údajov“
Industrializácia kovovej 3D tlače vytvára nový komerčný ekosystém. Výrobcovia zariadení už nepredávajú iba hardvér; Sú tiež plné - dodávateľov reťazových riešení „Equipment+Materials+Services“. „Kovová 3D tlačiareň Cloud Platform“ spoločnosti Platinum Technology obsahuje moduly na monitorovanie zariadení, udržiavanie databázy procesov a riadenie objednávok. Zákazníci môžu pomocou aplikácie zistiť, ako ich tlač prebieha v reálnom čase, a platforma zlepšuje efektívnosť optimalizácie parametrov procesu o 70%.
Tieto údaje - Zmena v prostredí je najjasnejšia vo forme -. Spustenie v Shenzhene vytvorilo inteligentný systém formy, ktorý využíva digitálnu technológiu Twin a 3D tlačené formy s snímačmi teploty a tlaku na zníženie vstrekovacieho lišta z 120 sekúnd na 85 sekúnd. Miera kvalifikovaných výrobkov vzrástla z 92% na 98,5%. Tento „inteligentný“ tlačový model mení pravidlá, koľko priemyselného vybavenia stojí za to.
5. Výzva a budúcnosť: Prechod od „technologického prielomu“ k „priemyselnej spolupráci“
Kovová 3D tlač má veľký potenciál, ale stále existujú tri veľké problémy, ktoré je potrebné vyriešiť skôr, ako sa dajú použiť vo veľkom meradle: po prvé, ako dobre tlačiareň funguje. Súčasná stavebná rýchlosť technológie laserového selektívneho topenia (SLM) je asi 0,1-1 kg/h, čo nie je dostatočne rýchle pre podniky, ako sú autá, ktoré potrebujú rýchlo urobiť veľa vecí. Druhým problémom sú náklady na materiály. Cena prášku zliatiny titánu je 8 000 juanov za kilogram, čo je desaťnásobok ceny bežných bratov. Po tretie, nie je dostatok štandardov. Iba 15% 3D tlačených položiek na celom svete má úplné testovacie kritériá.
Tieto problémy presadzujú technológiu, aby dosiahli nové pokroky. Proces topenia elektrónových lúčov (EBSM) urýchľuje konštrukciu na 5 kg/h zvýšením hustoty energie. Univerzita Xi'an Jiaotong University vyvinula technológiu „Cold Spray 3D Printing“, ktorá používa solídne - ukladanie častíc, aby rýchlo vytvorila prototypy častí hliníkovej zliatiny. To znižuje náklady o 40% v porovnaní s tradičnými metódami. Spoločná pracovná skupina ISO/ASTM uverejnila 23 celosvetových štandardov pre 3D tlač, ktoré pokrývajú celý proces, od materiálov po procesy až po testovanie.