Как да приложим метален 3D печат в производството на автомобилни форми?

一, Технологичен пробив: от „Производство на сложна структура“ до „Персонализиране на производителността“
Основното предимство на металния 3D печат е, че той може да прави неща със „свободен дизайн“ и „интеграция на производителността на структурата на материала“. Селективното лазерно топене (SLM) и топенето с електронен лъч (EBM) са два метода, които могат да се използват за подреждане на метални прахове слой по слой, за да се направят сложни геометрични модели. Това е голямо подобрение спрямо стандартната обработка на форми на матрици.
1. Гъвкав охлаждащ канал: огромна стъпка напред за производителността на формата
Ефективността на охлаждане на формите за шприцване и -леене под налягане има пряк ефект върху качеството и цикъла на процеса на формоване на продукта. През повечето време каналите за охлаждаща вода в традиционните форми са прави, което затруднява напасването към повърхността на кухината на формата. Това причинява неравномерно охлаждане и променя формата на продукта. Металният 3D печат може да направи неправилни водни пътища като спираловидни и биомиметични клони на дървета. Това увеличава контактната площ между охлаждащата течност и кухината на формата с повече от три пъти, намалява цикъла на охлаждане наполовина и повишава степента на сертифициране на продукта до над 99%. Например една компания използва технология за 3D принтиране, за да направи-форми за леене под налягане на цилиндровата глава на двигателя. Това намали времето за производство от 2 месеца на 2 седмици, увеличи живота на формата до над 100 000 пъти и получи 100% добив на продукта.
2. Лека структура: "намаляване на теглото и подобряване на ефективността" на формите
Автомобилните форми трябва да могат да издържат на много високи температури и налягания. За да са сигурни, че са здрави, традиционните дизайни обикновено използват солидни структури. Това прави формата тежка и й придава много инерция, което прави обработката по-малко точна и по-малко ефективна. Използвайки технологии за оптимизиране на топологията, металният 3D печат може да направи формата с 20% до 30% по-лека, като същевременно запази своята здравина. Например, определена автомобилна фирма прави форми за корпуси на електрически задвижвания от алуминиева сплав, използвайки технология за 3D печат. Чрез използване на интегрирано формоване и проектиране на стени, които са много тънки, теглото на корпуса се намалява с 20%, процесът на обработка се намалява с 50%, а степента на използване на материала се увеличава с 40%.
3. Голяма промяна в начина на работа на материалите: преминаване от „Универсализация“ към „Сценарии“
Новите метални материали за 3D печат позволяват да се правят форми, които работят по различни начини. Можете да използвате стандартна инструментална стомана H13, високо-ентропийни сплави или градиентни функционални материали, за да направите 3D-отпечатани форми, които са по-твърди, по-устойчиви на износване и корозия и по-добри за различни приложения. Например, компания е направила стоманен прах H13, подсилен с нано волфрамов карбид, което прави формата по-твърда до HRC 60, като същевременно запазва голямата си издръжливост. Това отговаря на нуждите от висока температура и високо налягане на дисковите форми за турбини на авиационни двигатели.
2, Сценарии на приложение: От „валидиране на прототип“ до „широко{1}}производство“
Металните форми за 3D печат имат различна структура на разходите от традиционните методи. Цените на оборудването и материалите са по-високи, но вече не са необходими стъпките на проектиране на матрицата, пробно производство и модификация. Общите разходи намаляват с увеличаване на размера на производствената партида. В момента може да се използва в три основни ситуации:
1. Форми със сложна структура: преодоляване на ограниченията на традиционното производство
3D печатът може да ускори много цикъла на разработка за форми с деликатни текстури, дълбоки кухини или реки, които не са прави. Например, една компания използва 3D печат, за да направи форми за щамповане на шарки на подметки на обувки. Това съкращава времето, необходимо за преминаване от дизайна до доставката от шест седмици на десет дни и позволява персонализирано персонализиране, за да отговаря на нуждите на малки количества и широка гама от продукти. COMAC C929 използва SLM за отпечатване на опорни форми за крила от титаниева сплав в аерокосмическия бизнес. Това прави формите много по-леки и здрави.
2. Форми с много добавена стойност: те гарантират както производителност, така и прецизност.
В сферата на превозните средства с нова енергия формите за основни части като батерии и двигатели трябва да бъдат много прецизни и да работят добре. 3Технологията за D печат може да направи форми с „едно-кратно формоване“, което предотвратява натрупването на дефекти, когато формите се затягат няколко пъти при традиционните процедури. Например, бизнес с нови енергийни превозни средства е използвал технология за 3D печат, за да направи интегрирани форми за формоване на шасито, което намалява заваръчните операции, прави превозните средства по-здрави и ускорява циклите на развитие на матрицата с 80%.
3. Поправка и повторно производство на матрици: намаляване на разходите през целия жизнен цикъл
За да поправите матрицата по старомодния-начин, трябва да изрежете повредените слоеве с помощта на тел и електрически разряд, след което да ги заварите отново заедно. Това отнема много време и струва много пари. 3Технологията за D печат може да направи „прецизни поправки“ на повредените участъци на матрицата, а технологията за лазерно отлагане на облицовка (LC) може бързо да върне формата обратно към първоначалния й размер и ефективност. Например, една компания използва LC технология, за да фиксира повърхността на кухината на формата за щамповане. Това намали времето за ремонт от 7 дни на 2 дни, намали разходите с 50% и върна оригиналната прецизност на формата.
3, Тенденции в индустрията: преминаване от „технологично заместване“ към „екологично преструктуриране“
За да направим металните форми за 3D печат по-често срещани, трябва да преодолеем три големи проблема: цената на материалите, стандартизацията на процеса и стабилността на оборудването. В момента индустрията настоява за използването на технологии по следните начини:
1. Нови материали: улесняване на употребата
Изследването и разработването на нови метални прахове работи за намиране на баланс между ниска цена и добро представяне. Например една компания направи био-найлонов материал PA11 чрез извличане на рицинови растения. Това намалява разходите с 30% в сравнение с традиционните инженерни пластмаси, като същевременно запазва страхотни механични свойства, което го прави идеален за изработване на форми за автомобилни интериори. Проучването и разработването на нови материали, като високо-ентропийни сплави и градиентни функционални материали, също ще направи възможно използването на 3D-отпечатани форми в ситуации, когато те трябва да могат да издържат на високи температури и корозия.
2. Интелигентно производство: правене на нещата по-бързи и по-точни
Оптимизацията на параметрите на AI и технологиите за онлайн наблюдение могат да променят настройките за печат в реално време, за да се отърват от грешките. Например, една компания е пуснала функция за автоматично присаждане, която поддържа грешката при снаждане на матрицата до 0,05 mm чрез използване на местоположението на еталон. Това прави възможно масовото-производство на големи форми. Технологията IoT може също да ви позволи да наблюдавате и коригирате елементи от разстояние, което намалява разходите за тяхното управление и поддръжка и ги прави по-надеждни.
3. Съвместна работа в индустриалната верига за създаване на отворена екология
Компаниите, които произвеждат оборудване, доставят материали и правят форми, работят заедно, за да създадат цялостно решение от „хардуер+материали+услуги”. Например, една компания предлага цялостно решение на "оборудване+процес+консумативи." Неговото оборудване UM600MT има размер на формоване от 400 mm × 600 mm × 500 mm, което е достатъчно голямо, за да отпечата огромни форми за коли. Освен това облачната платформа ще свърже дизайнерски ресурси от целия свят с производствени възли в различни области, създавайки нов бизнес модел, наречен „локален печат и глобално разпространение“.