Imprimarea 3D din metal poate înlocui complet metodele tradiționale de fabricare a matrițelor?

一, Principala diferență dintre producția aditivă și cea scădere din punct de vedere tehnic
„Topirea și stivuirea strat cu strat condus digital” este ceea ce înseamnă imprimarea 3D din metal. De exemplu, topirea selectivă cu laser (SLM) topește numai anumite tipuri de pulbere metalică utilizând raze laser de înaltă energie-. Apoi construiește forme tri-dimensionale strat cu strat și realizează spații interne complexe, canale de răcire conformă și alte structuri direct, fără a fi nevoie de matrițe. Tehnologia Platinum a creat o cale navigabilă în formă de venă biomimetică-pentru matrița cutiilor de baterii de vehicule cu energie noi, care a redus ciclul de turnare prin injecție cu 35% și a îmbunătățit eficiența de răcire cu 40%. Acest lucru este greu de realizat cu metodele standard de găurire și frezare.
Fabricarea tradițională a matriței, pe de altă parte, folosește „prelucrarea subtractivă” (cum ar fi frezarea CNC și prelucrarea cu descărcare electrică) și „formarea egală a materialului” (cum ar fi turnarea și forjarea). Modul în care funcționează aceste procese înseamnă că proiectarea matriței trebuie să țină cont de fezabilitatea procesării. De exemplu, în matrițele tradiționale-de turnare sub presiune, canalul de apă de răcire este adesea rupt sau drept. Acest lucru se datorează faptului că burghiul este greu de atins și este greu de realizat un design care să se potrivească cu orificiul matriței. Acest lucru face răcirea neuniformă și determină deformarea produselor cu mai mult de 8%.
Cel mai important punct al înlocuirii tehnologice: imprimarea 3D este singura cale de urmat atunci când complexitatea structurii matriței (găuri interioare transversale, nervuri cu pereți-subțiri, microcanale etc.) face ca metodele tradiționale să fie impracticabile sau atunci când modificările de proiectare trebuie făcute rapid. De exemplu, imprimarea 3D a redus timpul necesar pentru realizarea unei matrițe pentru dispozitivul medical de la 6 săptămâni la 72 de ore și a crescut rata la care au fost utilizate materialele de la 25% la 95%.
2, Structura costurilor: redresarea afacerii în situații cu loturi mici
Costurile de dezvoltare a matriței reprezintă până la 60% până la 70% din costul total al fabricării tradiționale a matriței. Aceste costuri includ uzura echipamentelor și forța de muncă necesară pentru producerea electrozilor, prelucrarea cu descărcare electrică, tăierea firelor și alte procese. „Multarea directă a modelelor digitale” în imprimarea 3D metalică scapă de nevoia de matrițe, iar principalele lucruri care determină costul acesteia sunt materialele pulbere folosite și uzura echipamentelor.
1. Pentru loturi mici (1–100 de bucăți), imprimarea 3D este în mod clar mai bună.
Cantitatea de material utilizată: în metodele tradiționale, cum ar fi forjarea și tăierea semințelor, până la 70% din material este irosit. Însă în imprimarea 3D, praful rămasă poate fi reciclat, astfel încât peste 90% din material este folosit. De exemplu, imprimarea 3D reduce costul materialelor cu 58% pentru o anumită matriță de turnare sub presiune din aluminiu metal-.
Costul de procesare: matrițele tradiționale au nevoie de mai multe mașini pentru a lucra împreună pentru a le procesa, dar imprimarea 3D are nevoie de o singură mașină pentru a face turnarea structurii de bază, ceea ce reduce costurile de procesare cu 40% până la 60%.
Durata ciclului: ciclul standard de deschidere a matriței poate dura până la șase până la opt săptămâni, dar imprimarea 3D durează doar trei până la cinci zile. Acest lucru poate reduce ciclul de cercetare și dezvoltare cu mai mult de șaptezeci la sută, făcându-l perfect pentru etapa de verificare a producției de probă.
2. Pentru comenzile mari (mai mult de 1000 de bucăți), manopera tradițională este încă norma.
Costul unitar: pe măsură ce producția crește, costul comun al matrițelor tradiționale scade foarte repede. De exemplu, când s-au făcut o mulțime de matrițe pentru capota auto, prețul pe bucată a scăzut de la 2000 de yuani pentru imprimarea 3D la 80 de yuani pentru metodele de modă veche-.
Precizie și calitatea suprafeței: Cu tăierea CNC tradițională, puteți obține o suprafață plată de 0,8 μm, dar cu imprimarea 3D, trebuie să treceți prin lustruire, sablare și alți pași pentru a obține o suprafață plată de 3,2 μm, ceea ce costă mai mult.
Când producția anuală de matrițe depășește 500 de bucăți, costul unei singure piese folosind metode tradiționale începe să fie mai mic decât cel al imprimării 3D. Dacă se ține cont de riscul modificărilor de design (de exemplu, schimbarea unei matrițe tradiționale înseamnă deschiderea din nou, ceea ce poate costa până la 30% până la 50% din costul inițial), beneficiile imprimării 3D în producția flexibilă pot fi extinse și la situațiile în care sunt produse în jur de 1000 de piese în fiecare an.
3, Ecologie industrială: cum tehnologia poate lucra împreună pentru a ajuta mediul și cum poate fi reconstruită
Fabricarea tradițională a matrițelor și imprimarea 3D din metal concurează între ele, dar nu este un joc cu sumă zero-. În schimb, este o forță care împinge mediul industrial către integrarea „serviciului de fabricație de proiectare”.
1. Tehnologii de combinare: realizarea de compozite cu metode aditive și subtractive
Companiile care se află în top depășesc limitele unei singure tehnologii utilizând împreună „imprimarea 3D+prelucrare de precizie CNC”. Echipamentul BLT-S450 de la Platinum, de exemplu, poate face imprimare colaborativă cu șase-laser, iar un centru de prelucrare cu cinci-axe poate repara cavitățile matriței cu precizie-oglindă. Acest lucru păstrează capabilitățile structurale complexe ale imprimării 3D, îndeplinesc în același timp nevoile de calitate a suprafeței ale matrițelor tradiționale.
2. Materiale noi: Gradienți funcționali și materiale compozite
Materialele folosite în matrițele tradiționale sunt în mare parte aliaje simple. Cu toate acestea, imprimarea 3D poate plasa materiale gradate funcțional într-un mod unic pentru fiecare lucrare. În cazul unei matrițe pentru un motor de avion, imprimarea 3D adaugă suprafeței o acoperire cu duritate mare-(cum ar fi WC Co). Acest lucru menține miezul dur și face posibil „un material pentru mai multe utilizări”, ceea ce reprezintă o îmbunătățire față de vechiul mod de a conecta diferite materiale între ele.
3. Modul de service: de la vânzarea dispozitivelor până la livrarea de soluții
„Furnizorii de hardware” își schimbă numele în „integratori de servicii” pentru producătorii de echipamente. Platinum a lansat un sistem de „bază de date echipamente+materiale+proces” care funcționează împreună. Prețurile pulberii de aliaj de titan fabricate de sine stătătoare sunt cu 50% mai mici decât erau în 2020, iar platforma Internet of Things a făcut posibilă diagnosticarea și avertizarea de la distanță despre defecțiunile echipamentelor, ceea ce a crescut veniturile din servicii la 30%.
4. Standarde în industrie: de la creșterea sălbatică la dezvoltarea standardizată
Fabricarea tradițională a matrițelor a creat un sistem standard complet, cum ar fi standardul de precizie a matriței ISO 2768. Cu toate acestea, matrițele de imprimare 3D au încă probleme, cum ar fi faptul că nu pot obține aprobarea de precizie și nu pot controla rata defectelor. De exemplu, matrițele pentru implanturi medicale trebuie să fie certificate atât de FDA, cât și de CE la fiecare trei până la cinci ani. Acest lucru face ca imprimarea 3D să se răspândească mai greu în zonele-de ultimă generație.