Miért vált a szerszámipar a fém 3D nyomtatás kulcsfontosságú alkalmazási irányává?

一, Technikai alkalmazkodóképesség: mennyire működik együtt a fém 3D nyomtatás és a formakészítés
1. Szabadon alakíthat összetett konstrukciókat, amelyek túlmutatnak a hagyományos kézművesség határain.
Az öntőformák készítésének fő problémája a bonyolult hűtővíz körök készítése, a könnyű konstrukciók és a funkcionális integráció. A kivonó feldolgozás „anyageltávolítási” logikája korlátozza a hagyományos módszereket, megnehezítve olyan bonyolult szerkezetek készítését, mint a belső erősítőbordák és a konform hűtőcsatornák. Például a tipikus fröccsöntő szerszámok hűtővíz-köre gyakran fúrást vagy válaszfalazást alkalmaz, ami nem illeszkedik a formaüreg alakjához. Ez egyenlőtlenné teszi a hűtést, és a termék túl gyorsan deformálódik. A fém 3D nyomtatás közvetlenül spirális, hálós vagy biomimetikus áramlási csatorna alakzatokat hozhat létre, amelyek szorosan tapadnak a formaüreghez az anyagok rétegenkénti egymásra halmozásával.
Példaként a tajvani Zongwei Industry teljesítményellenőrző ülésformájának felhasználásával a Moldex3D szimuláció segített javítani a szabálytalan víziút-tervezésen. A fém 3D-nyomtatóforma ezután 47 fokról majdnem egyenletesre csökkentette a hömérséklet- és a női szerszámok közötti hőmérséklet-különbséget, 49%-kal csökkentette a vetemedés deformációját, és 25%-kal csökkentette a formázási ciklust. Ez az eset azt mutatja, hogy a fém 3D nyomtatás képessége bonyolult szerkezetek készítésére nagymértékben javíthatja a formák teljesítményét.
2. Véletlenszerű hűtési technológia: kettős forradalom a minőségben és a hatékonyságban
A fröccsöntött termékek minősége nagymértékben függ a forma hűtőrendszerétől. A hagyományos, egyenes lyukú vízcsatornák korlátozott elrendezésük miatt egyenetlen formahőmérsékletet okozhatnak, ami olyan problémákhoz vezethet, mint a termék vetemedése és zsugorodása. Azáltal, hogy a vízáramot úgy állítjuk be, hogy a hűtővíz egyenletesen fedje le a formaüreget, a fém 3D nyomtatás konform hűtési módszere a következő előrelépéseket teszi lehetővé:
Hatékonyság javulás: Egy bizonyos jármű lökhárító formánál a konform vízi útra való átállás után a fröccsöntési ciklus 45 másodpercről 30 másodpercre nőtt, és egy eszköz éves gyártási kapacitása 120 000 darabbal nőtt.
Minőségjavulás: Egy bizonyos elektromos csatlakozóforma vetemedési rátája 0,8%-ról 0,2%-ra csökkent, a folyási arány pedig 99,5%-ra nőtt.
Hosszabb élettartam: Siegfried Hofmann Németországban egy 3D-nyomtatott alumíniumhab formát készített, amely jobban átereszti a gőzt, és jó a szellőző szerkezete. Ezáltal a fűtési és hűtési ciklus 30%-kal felgyorsul, és a forma 40%-kal tovább tart.
3. Könnyű és funkcionális integráció: összességében a költségek csökkentése
Az öntőforma formájának optimalizálásával a fém 3D nyomtatás megszabadulhat a felesleges anyagoktól, és erősebbé teheti a szerkezetet, miközben 30-50%-kal csökkenti a súlyt. Például egy szélerőműveket gyártó cég egy 2-méter átmérőjű pengeformát 8 könnyű darabra vág a nyomtatáshoz. Ez 40%-kal csökkentette a szállítási költségeket és az egyetlen modul javításához szükséges időt 2 óráról 30 percre. A 3D nyomtatás emellett olyan funkcionális elemeket is egyesíthet, mint a hűtőcsatornák, kilökőcsapok és kipufogónyílások. Ez csökkenti a formadarabok és az összeszerelés során előforduló hibák számát. Az integrált dizájnnak köszönhetően egy bizonyos autóbelső forma alkatrészeinek számát 127-ről 38-ra csökkentették. Az összeállításhoz szükséges idő is 70%-kal csökkent.
2. Költséghatékonyság: a „magas-költségű kísérletekről” a „nagyszabású-alkalmazásokra”
1. Jobb anyaghasználat, ami csökkenti a közvetlen költségeket
A hagyományos öntőformagyártásban kivonó módszereket alkalmaznak, amelyek az anyag akár 30-50%-át is elpazarolhatják. A fém 3D nyomtatás egy additív gyártási eljárás, amely az anyag körülbelül 95%-át felhasználja, és a maradék por újra felhasználható. Például egy bizonyos repülőgépmotor-turbinalapát-forma anyagköltsége 60%-kal csökkent a 3D nyomtatás után, és a későbbiekben nem volt szükség olyan drága technikákra, mint az elektromos kisüléses megmunkálás (EDM).
2. Termelési ciklus lerövidítése: A piaci lehetőségek kihasználása
A hagyományos gyártás során problémát jelent a formák elkészítéséhez szükséges jelentős idő. Például az autóalkatrészek öntőformáinak elkészítése több mint tíz lépést vesz igénybe, mint például a tervezés, a CNC megmunkálás, a hőkezelés, az összeszerelés és a hibaelhárítás. Az egész folyamat több hónapig is eltarthat. A fém 3D-nyomtatás pedig hetekig vagy akár napokig felgyorsítja a folyamatot azáltal, hogy egy „tervezési nyomtatási utó{4}}feldolgozási” módszert alkalmaz, amellyel egyszerre készíthet dolgokat.
Gyors próbagyártás: Egy háztartási gépeket gyártó cég 3D nyomtatást használt, hogy 15 napról 72 órára csökkentse a légkondicionáló héjformáinak elkészítéséhez szükséges időt.
Testreszabás kis tételekben: A finn Toivan Metalli cég hajlított csőformákat készít Markforged X7 nyomtatóval. Ez 4000 euróról 300-400 euróra csökkenti az egységenkénti költséget, és 6 hétről 1 hétre gyorsítja a szállítást. A vállalkozás sikeresen vett fel kis tételes megrendeléseket, és új módszereket talált a pénzszerzésre.
3. Hosszú távú-költségallokáció: a penész hosszabb élettartama és könnyebb gondozása
A 3D nyomtatott formák elkészítésének kezdeti költsége valamivel több, mint a hagyományos eljárásoké. Konform hűtési kialakításuk és kis súlyuk azonban nagymértékben megnövelheti a formák élettartamát. Például egy bizonyos prés-öntőforma 50%-kal csökkentette a hőfáradás okozta repedéseket, miután a 3D nyomtatás javította a hőegyensúlyt. Ezenkívül megháromszorozta az élettartamát, és 40%-kal csökkentette az öntőforma költségét minden egyes fröccsöntési tételnél. A 3D nyomtatóformák moduláris felépítése megkönnyíti a törött darabok cseréjét is, ami csökkenti az állásidőt és a karbantartási költségeket.
3. Ipari kereslet: a feldolgozóipar átalakításának és korszerűsítésének "alapvető hajtóereje".
1. A kis-léptékű és változatos termelési módszerek növekedése
Ahogy nő a fogyasztói piacon az egyénre szabott kereslet, a szerszámgyártás a „nagy{0}}szabványosított gyártásról” a „kis-szabványos gyártásra” változik. A fém 3D nyomtatás kiválóan alkalmas kis tételek készítésére, mert nem kell szerszámot kinyitni. Például egy orvostechnikai eszközöket gyártó cég 3D nyomtatást használ ortopédiai implantátumok öntőformáinak elkészítéséhez, és gyorsan egyedi modelleket készít CT-adatokból, hogy megfeleljen az egyes páciensek egyedi igényeinek. Ez 70%-kal csökkenti a penészköltséget.
2. A teljesítmény végső célja-a csúcskategóriás gyártás területén
Az öntőforma teljesítményének jobbnak kell lennie az olyan csúcskategóriás{0}}területeken, mint a repülőgépgyártás és az új energiahordozó járművek. Például:
Repülés: A C919, egy Kínában gyártott nagy repülőgép, 3D nyomtatási technológiát használ az üzemanyag-fúvóka elkészítéséhez, amely 25%-kal csökkenti a tömegét és 15%-kal növeli az üzemanyag-fogyasztást.
Új energiahordozók: Az akkumulátorcsomag forma 3D nyomtatása javítja a hűtőcsatornát, ami 20%-kal egyenletesebbé teszi az akkumulátor hőmérsékletét és 30%-kal meghosszabbítja az élettartamát.
3. Lokalizált termelési kereslet a globális ellátási lánc újrakonfigurálása során
A kereskedelmi feszültségek és a geopolitikai válságok még instabilabbá tették a globális ellátási láncot. Ahhoz, hogy megvédjék magukat, a vállalkozásoknak gyorsan át kell helyezniük a termelést a helyi területekre. A fém 3D-nyomtatás az ellátási lánc átszervezésének fontos technológiája, mivel képes "elosztott gyártásra". Például egy európai járműgyártó a saját országában 3D nyomtatóberendezést használva "48 órán belül" tudta elérni a formák kiszállítását, ahelyett, hogy más országok szállítóira hagyatkozott volna.