Bolehkah percetakan 3D logam mengurangkan kadar sekerap dalam pengeluaran acuan?

一, Masalah sisa dalam pembuatan acuan tradisional: masalah berganda pembaziran bahan dan kehilangan kecekapan
Pendekatan "pemprosesan tolak" digunakan dalam pembuatan acuan tradisional. Ini bermakna bahan dikeluarkan secara perlahan melalui satu siri langkah, seperti memusing, mengisar, mengetam dan mengisar, sehingga bentuk yang dikehendaki dicapai. Terdapat tiga masalah struktur utama dengan laluan proses ini:
Kadar penggunaan bahan yang rendah: Contohnya, semasa membuat acuan tuang-die untuk kepala silinder enjin automotif, kaedah biasa memerlukan pemprosesan keseluruhan jongkong keluli ke dalam acuan, yang boleh mengambil sehingga 70% daripada bahan tersebut. Berdasarkan nombor dari satu syarikat, bengkel acuan mereka menggunakan 1200 tan keluli setahun. Daripada jumlah itu, 840 tan dijadikan sampah dan hanya 360 tan dijadikan barangan berguna.
Ia mengambil 12 hingga 15 langkah untuk pergi daripada penyediaan bahan mentah kepada penghantaran produk akhir. Membuat satu set acuan mungkin mengambil masa sehingga 2 hingga 3 bulan. Projek pembangunan acuan pek bateri untuk syarikat kenderaan tenaga baharu tertentu telah ditarik balik sebanyak lapan bulan kerana ia perlu dibuat semula beberapa kali. Ini telah menelan kos syarikat lebih daripada 20 juta yuan.
Had struktur yang sukar: Sukar untuk membuat acuan dengan ciri rumit seperti saluran penyejukan konformal dan struktur kekisi ringan menggunakan kaedah tradisional. Untuk membuat acuan blok corak, perniagaan tayar tertentu perlu memecahkan keseluruhan tayar kepada lebih daripada 20 bahagian dan bekerja pada setiap satu secara berasingan sebelum meletakkannya bersama-sama. Ini bukan sahaja meningkatkan kadar sisa, tetapi juga menjadikan acuan kurang tepat.
2, Kejayaan percetakan 3D logam: anjakan paradigma daripada "subtraktif" kepada "aditif"
Pencetakan 3D logam membina objek tiga-dimensi dengan menyusun serbuk logam atau wayar di atas satu sama lain, yang sama sekali bertentangan dengan cara sesuatu biasanya dilakukan. Ia juga menunjukkan tiga faedah utama untuk pengurusan sisa:
1. Lonjakan besar dalam kadar penggunaan bahan: daripada 30% kepada 90%
Apabila membuat struktur kompleks seperti rongga acuan dan saluran penyejukan dengan tangan, banyak elaun pemesinan diperlukan, yang membawa kepada banyak bahan terbuang. 3Teknologi pencetakan D secara langsung mendorong pembuatan menggunakan model CAD dan ia hanya menggunakan sebanyak bahan seperti kepingan itu sendiri. Menggunakan teknologi SLM, syarikat tertentu membuat acuan cangkerang pemacu elektrik aloi aluminium yang menggunakan 92% bahan dan bukannya 35% yang digunakan kaedah standard. Ini menjimatkan 180 kilogram bahan aloi aluminium setiap set acuan.
Lebih penting lagi, pencetakan 3D membolehkan reka bentuk "pengoptimuman topologi", yang boleh menggunakan lebih sedikit bahan semasa masih kukuh. Sebuah syarikat penerbangan tertentu menggunakan pengoptimuman topologi untuk membuat acuan sokongan sayap aloi titanium yang 30% lebih ringan dan menggunakan bahan 45% kurang sementara masih melakukan cara yang sama.
2. Keupayaan untuk membuat struktur yang rumit: menyingkirkan sumber asas sisa
Kes penggunaan biasa untuk percetakan 3D untuk mengurangkan bahan buangan ialah saluran penyejukan konformal, yang sukar digunakan menggunakan kaedah tradisional. Dengan membina saluran penyejukan dendritik lingkaran dan biomimetik di dalam acuan yang sesuai dengan bentuk produk dengan sempurna, kecekapan penyejukan boleh ditingkatkan lebih daripada tiga kali ganda. Syarikat tertentu membuat acuan-die untuk dulang bateri kenderaan tenaga baharu. Ia menggunakan litar air konformal bercetak 3D, yang mengurangkan kitaran penyejukan daripada 45 saat kepada 18 saat, meningkatkan kadar kelayakan produk daripada 92% kepada 99.5%, dan menjimatkan 12 tan sisa keluli dengan mengurangkan bilangan acuan percubaan.
Keupayaan untuk membuat struktur kekisi bercetak 3D juga penting dalam bidang reka bentuk ringan. Sebuah syarikat tertentu membuat acuan suntikan untuk alat elektrik. Dengan membuat struktur kekisi heksagon berongga di kawasan yang tidak membawa berat, berat acuan telah dipotong sebanyak 25%, jumlah bahan yang digunakan dipotong sebanyak 30%, dan masa yang diambil untuk menyejukkan telah dipotong sebanyak 15% kerana ia boleh menahan haba yang lebih sedikit.
3. Pengesahan lelaran pantas: kurangkan jumlah sampah yang dihasilkan semasa pengeluaran percubaan
Untuk membuat acuan tradisional, anda perlu melalui beberapa pusingan kitaran pengubahsuaian pengeluaran percubaan, dan setiap pengeluaran percubaan menghasilkan banyak pembaziran. Sebuah perniagaan kenderaan sedang mengusahakan acuan papan pemuka baharu untuk model kereta baharu, tetapi tiga pusingan pertama acuan percubaan terpaksa dibuang kerana kecacatan reka bentuk. Ini menghasilkan 45 tan sisa. Kitaran "ujian cetakan reka bentuk" boleh berlaku dengan cepat dengan teknologi percetakan 3D. Selepas satu syarikat mula menggunakan teknik ini, kitaran penciptaan acuan pergi dari 6 bulan kepada 6 minggu, bilangan percubaan acuan pergi dari 5 kepada 2, dan kadar sisa menurun sebanyak 70%.
3, Kemajuan teknologi dan kerjasama antara industri: mempercepatkan pembangunan pengurusan sisa percetakan 3D
Percetakan 3D menawarkan banyak janji untuk pengurusan sisa, tetapi ia masih perlu mengatasi tiga masalah besar sebelum ia boleh digunakan secara meluas:
Inovasi bahan: Adalah penting untuk membuat bahan serbuk khusus yang murah dan berfungsi dengan baik. Sebuah syarikat tertentu membuat serbuk keluli H13 bertetulang nano tungsten karbida yang menjadikan acuan lebih keras (HRC 60) sambil mengekalkan keliatannya. Ini mengurangkan harga bahan sebanyak 40% berbanding produk import.
Penyeragaman proses: Adalah sangat penting untuk menyediakan perpustakaan tunggal parameter pencetakan dan sistem kawalan kualiti. Sebuah syarikat menghasilkan program penjanaan sokongan automatik e-peringkat untuk Metal+, yang boleh mengurangkan penggunaan bahan sokongan sebanyak 35% dan meningkatkan kadar pemulihan serbuk kepada 98%.
Kerjasama dalam rantaian industri: Pembuat peralatan, pembekal bahan dan pembuat acuan perlu bekerjasama untuk membuat penyelesaian lengkap yang merangkumi "perkakasan, bahan dan perkhidmatan." Sebuah syarikat telah mengeluarkan peralatan UM600MT, yang mempunyai saiz pembentukan 400mm × 600mm × 500mm. Saiz ini cukup besar untuk mencetak acuan kereta yang besar. Pangkalan data proses yang menyokongnya mempunyai lebih daripada 200 sifat bahan yang sering digunakan.