Cum poate ajuta imprimarea 3D metalică la scurtarea ciclului de producție a matriței?

一, Process Refactoring: Trecerea de la „Procesare în serie” la „Producție paralelă”
Fabricarea tradițională a matriței folosește paradigma „prelucrare în serie”, în care fiecare operație este efectuată în secvență, iar orice întârziere a oricărei legături ar avea ca rezultat un ciclu general mai lung. De exemplu, procesul standard de producție a matriței pentru un anumit producător de piese auto durează 120 de ore doar pentru fazele de prelucrare a electrozilor și prelucrare prin descărcare. Aceasta înseamnă că există o șansă mai mare de a face greșeli, deoarece există atât de mulți pași de prindere și poziționare. Cu modul „producție paralelă”, tehnologia de imprimare 3D metal integrează cei trei pași principali de proiectare, imprimare și post-procesare fără intervale de timp, ceea ce reprezintă o schimbare majoră față de metodele vechi:
Integrarea designului și tipăririi: După ce termină proiectarea matriței în software-ul de modelare 3D, designerii pot construi imediat date despre secțiuni și le pot trimite la imprimante 3D fără a fi nevoie să facă electrozi, să scrie instrucțiuni CNC sau să examineze procesul. Matrița pentru aer condiționat produs de Zhongrui Technology pentru o anumită firmă de electrocasnice durează doar 72 de ore de la proiectare până la imprimare, ceea ce este cu 60% mai scurt decât tehnicile standard.
Prelucrare paralelă a mai multor sarcini: echipamentul poate face mai multe componente de matriță simultan în timpul imprimării, astfel încât nu este nevoie ca oamenii să fie implicați. De exemplu, un anumit -producător de matrițe de turnare sub presiune folosește o imprimantă 3D metalică dublă cu laser pentru a construi 16 cavități concave de matriță în același timp în 48 de ore. Aceasta este de 8 ori mai rapidă decât procesarea tipică dintr-o singură bucată.
Proces mai ușor de post-procesare: pentru a ajunge la etapa de matriță de probă, matrița imprimată trebuie să parcurgă doar câțiva pași de bază, cum ar fi tăierea firelor, îndepărtarea suportului și încălzirea matriței. Conform unui studiu de caz al unei matrițe cu conector electronic, matrițele imprimate 3D durează cu 70% mai puțin timp până la finisare decât matrițele tradiționale și nu este nevoie să faceți aceeași muncă din nou și din nou.
2, Inovație în proces: construcția ușoară și acțiunea de compresie periodică a răcirii conforme
Sistemul de răcire a matriței este o parte importantă a ciclului de producție. Datorită arhitecturii lor limitate, canalele tradiționale de apă cu orificii drepte tind să aibă temperaturi inconsistente ale matriței și necesită timpi mai lungi de răcire pentru a împiedica produsele să își schimbe forma. Tehnologia de imprimare 3D metal îmbunătățește atât eficiența de răcire, cât și ciclul de producție prin utilizarea a două noi procese:
Designul canalului de apă de răcire conform: designerii pot folosi aspectul „mulare liberă” al imprimării 3D pentru a realiza forme de canale de curgere în spirală, plasă sau biomimetică care se potrivesc foarte strâns cu cavitatea matriței. După utilizarea unei căi navigabile conforme pentru o anumită matriță pentru bara de protecție a vehiculului, ciclul de turnare prin injecție a fost redus de la 45 de secunde la 30 de secunde, iar capacitatea de producție anuală a unui dispozitiv a crescut cu 120.000 de bucăți. Calea navigabilă conformă este cu atât mai importantă, deoarece scapă de „punctul orb de răcire” pe care îl au căile navigabile tradiționale. Aceasta reduce rata de deformare a produsului de la 0,8% la 0,2% și crește rata de randament la 99,5%, ceea ce reduce timpul necesar pentru testarea matriței și reprelucrare.
Optimizare structurală ușoară: tehnologia de optimizare a topologiei poate ajuta imprimarea metalică 3D să scoată materiale suplimentare din matrițe, care pot reduce greutatea cu 30% până la 50%, asigurându-se în același timp că structura este puternică. O companie care produce echipamente pentru energie eoliană a împărțit o matriță cu lamă de 2-metri lățime în 8 module ușoare pentru imprimare. Acest lucru reduce costurile de transport cu 40%. Timpul necesar pentru înlocuirea unui singur modul a fost, de asemenea, redus de la 2 ore la 30 de minute, ceea ce scurtează foarte mult ciclul de întreținere a matriței.
3, Optimizarea materialelor: descoperiri periodice în aliaje-de înaltă performanță și materiale compozite
Modul în care funcționează materialele matriței are un efect direct asupra cât de greu este de prelucrat și cât durează pentru a face ceva. Deoarece oțelul tradițional pentru matriță este destul de dur și nu transmite bine căldura, trebuie tratat termic-de mai multe ori și prelucrat foarte precis pentru a se potrivi nevoilor de utilizare. Dar tehnologia de imprimare 3D din metal depășește limitele de performanță ale materialelor standard, schimbând modul în care sunt fabricate materialele și modul în care sunt utilizate.
Imprimarea directă a aliajelor la temperatură-înaltă: un anumit producător de motoare cu turbină utilizează imprimarea 3D pentru a face volute din aliaje la temperatură-pe bază de nichel. Obține 100.000 de cicluri-fără scurgeri într-un mediu de-temperatură ridicată de 600 de grade prin optimizarea setărilor laserului și a structurilor suport. Durata sa de viață este de trei ori mai mare decât cea a pieselor turnate tradiționale și nu trebuie presată la cald izostatic după aceea, ceea ce scurtează ciclul de fabricație cu 20%.
Disiparea eficientă a căldurii din aliaj de cupru: un furnizor de servicii de centru de date utilizează module răcite cu lichid din aliaj de cupru imprimate 3D, cu o conductivitate termică de 398 W/(m · K). Acest lucru le face cu 60% mai eficiente în a scăpa de căldură decât modulele din aluminiu. Imprimarea integrată scapă de riscul scurgerii prin sudură, ceea ce reduce timpul necesar pentru depanarea sistemului de disipare a căldurii serverului de la 7 zile la 3 zile.
Integrarea funcțională a materialelor compozite: imprimarea 3D metalică poate face ca structuri practice, cum ar fi canalele de răcire, pinii de evacuare și fantele de evacuare să funcționeze împreună. Prin proiectarea integrată, numărul de piese dintr-o matriță pentru interiorul automobilului dat a fost redus de la 127 la 38. Timpul necesar pentru asamblarea matriței a fost redus cu 70%, iar rata de scurgere a matriței a scăzut la mai puțin de 0,1%, deoarece există mai puține legături de etanșare.
4, Studiu de caz: trecerea ciclică de la laborator la linia de producție
În domeniul matrițelor medicale, o anumită companie de dispozitive medicale folosește tehnologia metalică de imprimare 3D pentru a realiza matrițe pentru implanturi ortopedice. Ciclul de turnare prin injecție este redus de la 120 de secunde la 75 de secunde datorită designului de răcire conform. Stabilitatea mărimii produsului este sporită cu 50%, iar capacitatea zilnică de producție trece de la 500 de bucăți la 800 de bucăți. Acest lucru răspunde nevoii de provizii medicale de urgență.
În industria electronicelor de larg consum, o companie care produce telefoane mobile folosește imprimarea 3D pentru a face matrițe pentru capacele superioare USB. Prin îmbunătățirea designului conform căii navigabile, ciclul de turnare pentru componentele turnate prin injecție este redus cu 45%, iar rata de trecere directă a mărfurilor crește de la 82% la 95%. Acest lucru se datorează faptului că răcirea neuniformă cauzează mai puține defecte de suprafață. Acest lucru face ca timpul necesar lansării de noi produse să fie mult mai scurt.
O anumită companie care produce motoare de avioane în zona aerospațială a început să folosească matrițe pentru pale de turbină din aliaj de titan imprimate 3D. Greutatea matriței a fost redusă cu 40% datorită unui design ușor și îmbunătățirii topologiei. De asemenea, ciclul de reparare a matriței a fost redus de la 15 zile la 3 zile de când deformarea tratamentului termic a scăzut. Acest lucru vă asigură că lamele de motor sunt întotdeauna disponibile.