Може ли металният 3D печат напълно да замени традиционните методи за производство на матрици?

一, Основната разлика между адитивното и субтрактивното производство от техническа гледна точка
„Дигитално задвижвано топене и подреждане слой по слой“ е това, което представлява металният 3D печат. Като пример, лазерното селективно топене (SLM) стопява само определени видове метален прах с помощта на високо-енергийни лазерни лъчи. След това изгражда три{4}}триизмерни форми слой по слой и прави сложни вътрешни пространства, конформни охлаждащи канали и други структури директно без необходимост от форми. Platinum Technology създаде биомиметичен воден път с форма на вена-за матрицата на кутии за батерии на нови енергийни превозни средства, който намали цикъла на леене под налягане с 35% и подобри ефективността на охлаждане с 40%. Това е трудно да се направи със стандартните методи за пробиване и фрезоване.
Традиционното производство на матрици, от друга страна, използва "субтрактивна обработка" (като CNC фрезоване и електроерозионна обработка) и "равно формоване на материала" (като леене и коване). Начинът, по който работят тези процеси, означава, че дизайнът на матрицата трябва да вземе предвид осъществимостта на обработката. Например в традиционни-форми за леене под налягане каналът за охлаждаща вода често е счупен или прав. Това е така, защото е трудно да се стигне до свредлото и е трудно да се направи дизайн, който пасва на отвора на формата. Това прави охлаждането неравномерно и води до деформация на продуктите с повече от 8%.
Най-важната точка на технологичната замяна: 3D отпечатването е единственият начин, когато сложността на структурата на матрицата (вътрешни напречни отвори, тънко-стенни ребра, микроканали и т.н.) прави традиционните методи непрактични или когато промените в дизайна трябва да бъдат направени бързо. Например, 3D принтирането съкрати времето, необходимо за направата на матрица за обвивка на медицинско устройство от 6 седмици на 72 часа, и увеличи скоростта на използване на материалите от 25% на 95%.
2, Структура на разходите: Обрат на бизнеса в ситуации на малки партиди
Разходите за разработване на матрици съставляват до 60% до 70% от общите разходи за традиционно производство на форми. Тези разходи включват износването на оборудването и труда, необходим за производството на електроди, електроерозионна обработка, рязане на тел и други процеси. „Директното формоване на дигитални модели“ при металния 3D печат се освобождава от необходимостта от форми, а основните неща, които определят цената му, са използваните прахообразни материали и износването на оборудването.
1. За малки партиди (1–100 броя), 3D печатът е очевидно по-добър.
Количеството на използвания материал: При традиционните методи, като коване и рязане, до 70% от материала се губи. Но при 3D принтирането остатъчният прах може да бъде рециклиран, така че се използват над 90% от материала. Като пример, 3D печатът намалява цената на материалите с 58% за определена алуминиева метална-форма за леене под налягане.
Разходи за обработка: Традиционните форми се нуждаят от няколко машини, които да работят заедно, за да ги обработват, но 3D печатът се нуждае само от една машина, за да направи формоването на основната структура, което намалява разходите за обработка с 40% до 60%.
Време на цикъл: Стандартният цикъл на отваряне на формата може да отнеме до шест до осем седмици, но 3D печатът отнема само три до пет дни. Това може да намали цикъла на научноизследователска и развойна дейност с повече от седемдесет процента, което го прави идеален за етапа на проверка на пробното производство.
2. За големи поръчки (повече от 1000 броя), традиционната изработка все още е норма.
Единична цена: С увеличаването на производството споделената цена на традиционните форми намалява много бързо. Например, когато бяха направени много калъпи за капаци на автомобили, цената на парче падна от 2000 юана за 3D печат до 80 юана за старомодни-методи.
Прецизност и качество на повърхността: С традиционното CNC рязане можете да получите повърхност, която е равна на 0,8 μm, но с 3D печат трябва да преминете през полиране, пясъкоструене и други стъпки, за да получите повърхност, която е равна на 3,2 μm, което струва повече.
Когато годишното производство на калъпи надхвърли 500 броя, цената на едно парче по традиционните методи започва да бъде по-ниска от тази на 3D печат. Ако се вземе предвид рискът от промени в дизайна (например смяната на традиционна форма означава отварянето й отново, което може да струва до 30% до 50% от първоначалната цена), ползите от 3D печата при гъвкаво производство могат да бъдат разширени до ситуации, при които се произвеждат около 1000 броя всяка година.
3, Индустриална екология: как технологиите могат да работят заедно, за да помогнат на околната среда и как тя може да бъде възстановена
Традиционното производство на матрици и 3D печатането на метал се конкурират помежду си, но това не е игра с нулева -сума. Вместо това, това е сила, която тласка индустриалната среда към интеграция на „услуги за производство на дизайн“.
1. Комбиниращи технологии: създаване на композити с адитивни и субтрактивни методи
Компаниите, които са на върха, пробиват границите на една единствена технология, като използват заедно „3D печат+CNC прецизна обработка“. Оборудването BLT-S450 на Platinum, например, може да извършва шест-лазерен съвместен печат, а пет-осен обработващ център може да поправя кухини на матрицата с-точност на огледалното ниво. Това запазва сложните структурни възможности на 3D печата, като същевременно отговаря на нуждите от качество на повърхността на традиционните форми.
2. Нови материали: функционални градиенти и композитни материали
Материалите, използвани в традиционните форми, са предимно единични сплави. Въпреки това, 3D печатът може да постави функционално градирани материали по начин, който е уникален за всяка работа. В случай на матрица за двигател на самолет, 3D печатът добавя покритие с висока -твърдост (като WC Co) към повърхността. Това поддържа сърцевината здрава и прави възможен „един материал за множество употреби“, което е подобрение спрямо стария начин за свързване на различни материали заедно.
3. Режим на обслужване: от продажба на устройства до предоставяне на решения
„Доставчиците на хардуер“ променят имената си на „интегратори на услуги“ за производителите на оборудване. Platinum пусна система "оборудване+материали+база данни за процеси", която работи заедно. Цените на собствено-прахообразната титанова сплав са с 50% по-ниски, отколкото през 2020 г., а платформата за интернет на нещата направи възможна дистанционна диагностика и предупреждение за неизправности в оборудването, което увеличи приходите от услугата до 30%.
4. Стандарти в индустрията: От див растеж до стандартизирано развитие
Традиционното производство на матрици създаде пълна стандартна система, като например стандарта за точност на формите ISO 2768. Въпреки това, формите за 3D печат все още имат проблеми, като невъзможността да получат одобрение за точност и да контролират процента на дефектите си. Например, формите за медицински импланти трябва да бъдат сертифицирани както от FDA, така и от CE на всеки три до пет години. Това затруднява разпространението на 3D печата в-области от висок клас.