Prečo sa priemysel foriem stal kľúčovým aplikačným smerom pre kovovú 3D tlač?

一, Technická prispôsobivosť: ako dobre spolupracujú kovová 3D tlač a výroba foriem
1. Môžete voľne tvarovať zložité konštrukcie, ktoré presahujú hranice tradičnej ručnej práce.
Hlavným problémom pri výrobe foriem je vytváranie zložitých okruhov chladiacej vody, ľahkých konštrukcií a funkčnej integrácie. Logika „odstraňovania materiálu“ subtraktívneho spracovania obmedzuje tradičné metódy, čo sťažuje vytváranie komplikovaných štruktúr, ako sú vnútorné výstužné rebrá a konformné chladiace kanály. Napríklad okruh chladiacej vody v typických vstrekovacích formách často používa dizajn vŕtania alebo delenia, ktorý nezodpovedá tvaru dutiny formy. Tým sa chladenie stáva nerovnomerným a výrobok sa príliš rýchlo deformuje. Kovová 3D tlač môže priamo vytvárať špirálové, sieťové alebo biomimetické tvary prietokových kanálov, ktoré tesne priliehajú k dutine formy naskladaním materiálov vrstvu po vrstve.
Simulácia Moldex3D, ktorá ako príklad použila formu na kontrolu sedadla z Taiwanu Zongwei Industry, pomohla zlepšiť nepravidelný dizajn vodných ciest. Kovová 3D tlačová forma potom znížila teplotný rozdiel medzi samčou a samicou formou zo 47 stupňov na takmer rovnomernú, znížila mieru deformácie deformácie o 49 % a skrátila cyklus formovania o 25 %. Tento prípad ukazuje, že schopnosť kovovej 3D tlače vytvárať komplikované štruktúry môže výrazne zlepšiť výkon foriem.
2. Technológia náhodného chladenia: dvojitá revolúcia v kvalite a účinnosti
Kvalita vstrekovaných predmetov do značnej miery závisí od systému chladenia formy. Kvôli ich obmedzenému usporiadaniu môžu tradičné priame vodné kanály s otvormi spôsobiť nerovnomernú teplotu formy, čo môže viesť k problémom, ako je deformácia a zmršťovanie produktu. Nastavením prietoku vody tak, aby chladiaca voda rovnomerne pokrývala dutinu formy, prináša metóda konformného chladenia pre kovovú 3D tlač tieto pokroky:
Zlepšenie účinnosti: Po prechode na konformnú vodnú cestu pre určitú formu nárazníka vozidla sa cyklus vstrekovania predĺžil zo 45 sekúnd na 30 sekúnd a ročná výrobná kapacita jedného zariadenia sa zvýšila o 120 000 kusov.
Zlepšenie kvality: Miera deformácie určitej formy elektrického konektora klesla z 0,8 % na 0,2 % a miera výťažnosti vzrástla na 99,5 %.
Dlhšia životnosť: Siegfried Hofmann v Nemecku vyrobil 3D-vytlačenú formu z hliníkovej peny, ktorá lepšie prepúšťa paru a má dobrú ventilačnú štruktúru. Tým sa cyklus ohrevu a chladenia zrýchli o 30 % a forma vydrží o 40 % dlhšie.
3. Ľahká a funkčná integrácia: celkové zníženie nákladov
Optimalizáciou tvaru formy sa kovová 3D tlač môže zbaviť nadbytočných materiálov a urobiť štruktúru pevnejšou pri znížení hmotnosti o 30 % až 50 %. Napríklad spoločnosť, ktorá vyrába zariadenia na výrobu veternej energie, rozrezala formu na čepele s priemerom 2-metre na 8 ľahkých kusov na tlač. To znížilo náklady na dopravu o 40 % a čas potrebný na opravu jedného modulu z 2 hodín na 30 minút. 3D tlač môže tiež kombinovať funkčné prvky, ako sú chladiace kanály, ejektorové kolíky a výfukové štrbiny do jedného kusu. Tým sa znižuje množstvo kusov formy a chyby pri montáži. Počet dielov v určitej forme pre interiér automobilu sa vďaka integrovanému dizajnu znížil zo 127 na 38. Čas potrebný na jeho zostavenie sa tiež skrátil o 70 %.
2, Nákladová-efektívnosť: prechod od „vysoko{2}}nákladových experimentov“ k „veľkým-aplikáciám“
1. Lepšie využitie materiálov, čím sa znížia priame náklady
Pri tradičnej výrobe foriem sa používajú subtraktívne metódy, pri ktorých sa môže stratiť až 30 % až 50 % materiálu. Kovová 3D tlač je aditívny výrobný proces, ktorý využíva približne 95 % materiálu a zvyšný prášok je možné znova použiť. Napríklad materiálové náklady na určitú formu turbínových lopatiek leteckého motora klesli po 3D tlači o 60 % a neskôr neboli potrebné drahé techniky, ako je elektroerozívne obrábanie (EDM).
2. Skrátenie výrobného cyklu: Využitie trhových možností
V tradičnej výrobe je značný čas potrebný na výrobu foriem problémom. Napríklad výroba foriem na automobilové diely zaberá viac ako desať krokov, ako je návrh, CNC obrábanie, tepelné spracovanie, montáž a riešenie problémov. Celý proces môže trvať niekoľko mesiacov. A kovová 3D tlač zrýchľuje proces na týždne alebo dokonca dni pomocou metódy „spracovania post{4}}návrhovej tlače“, pri ktorej sa veci vyrábajú súčasne.
Rýchla skúšobná výroba: Spoločnosť, ktorá vyrába domáce spotrebiče, použila 3D tlač na skrátenie času potrebného na výrobu škrupín klimatizácie z 15 dní na 72 hodín.
Prispôsobenie v malých sériách: Fínska spoločnosť Toivan Metalli vyrába formy ohýbaných rúr s tlačiarňou Markforged X7. To znižuje náklady na jednotku zo 4 000 eur na 300 – 400 eur a zrýchľuje dodanie zo 6 týždňov na 1 týždeň. Podnik úspešne prevzal objednávky v malých dávkach a našiel nové spôsoby, ako zarobiť peniaze.
3. Dlhodobé{1}}rozdelenie nákladov: vďaka tomu, že forma vydrží dlhšie a bude sa o ňu jednoduchšie starať
Počiatočné náklady na výrobu 3D tlačených foriem sú o niečo vyššie ako náklady na tradičné metódy. Ich konformný dizajn chladenia a nízka hmotnosť však môžu výrazne zvýšiť životnosť foriem. Napríklad určitá forma-odlievania pod tlakom znížila po 3D tlači trhliny z tepelnej únavy o 50 % a zlepšila tepelnú rovnováhu. Taktiež strojnásobila svoju životnosť a znížila náklady na formu pre každú odlievanú-položku o 40 %. Modulárna architektúra foriem pre 3D tlač tiež uľahčuje výmenu rozbitých kusov, čo znižuje prestoje a náklady na údržbu.
3. Priemyselný dopyt: „základná hnacia sila“ transformácie a modernizácie výrobného priemyslu
1. Nárast malých-rozmanitých výrobných metód
S rastúcim individualizovaným dopytom na spotrebiteľskom trhu sa výroba foriem mení z „veľkej{0}}štandardizovanej výroby“ na „malú-prispôsobenú výrobu“. Kovová 3D tlač je skvelá na výrobu malých sérií, pretože nepotrebuje otvárať formu. Napríklad spoločnosť, ktorá vyrába zdravotnícke pomôcky, používa 3D tlač na výrobu foriem pre ortopedické implantáty a rýchlo vyrába jedinečné modely z údajov CT, aby vyhovovali špecifickým požiadavkám každého pacienta. To znižuje náklady na formy o 70 %.
2. Konečným cieľom výkonnosti v oblasti špičkovej{1}}výroby
Výkon foriem musí byť lepší-v oblastiach vyššej kategórie, ako sú letectvo a nové energetické vozidlá. Napríklad:
Letectvo a kozmonautika: C919, veľké lietadlo vyrobené v Číne, používa technológiu 3D tlače na výrobu palivovej trysky, ktorá znižuje hmotnosť o 25 % a zvyšuje spotrebu paliva o 15 %.
Nové energetické vozidlá: 3D tlač formy na batérie zlepšuje chladiaci kanál, vďaka čomu je teplota batérie rovnomernejšia o 20 % a predlžuje sa jej životnosť o 30 %.
3. Lokalizovaný dopyt po výrobe počas rekonfigurácie globálneho dodávateľského reťazca
Obchodné napätie a geopolitické krízy spôsobili, že globálny dodávateľský reťazec je ešte nestabilnejší. Aby sa podniky ochránili, musia rýchlo presunúť výrobu do miestnych oblastí. Kovová 3D tlač je dôležitou technológiou na reorganizáciu dodávateľského reťazca, pretože môže „distribuovať výrobu“. Napríklad európsky výrobca vozidiel bol schopný dodať formy za „48 hodín“ pomocou zariadenia na 3D tlač vo svojej vlastnej krajine, namiesto toho, aby sa spoliehal na predajcov z iných krajín.