Какви са основните предимства на използването на метален 3D печат при производството на матрици?

1. Преодоляване на ограниченията на дизайна: Създаване на сложни структури в свободна-форма
Логиката на "отстраняване на материал" на субтрактивната обработка ограничава традиционното производство на форми. Може да е трудно да се направят сложни вътрешни канали за поток, неравни повърхности и други структури или може да е необходимо сглобяване на няколко части, което повишава разходите и намалява надеждността. „Натрупването слой по слой“, характерно за металния 3D печат, напълно се противопоставя на тази бариера. Основните му предимства са:
Проектиране на конформен канал за охлаждаща вода: С технологията за лазерно топене на прахообразно легло (LPBF) могат да се произвеждат директно спирални, мрежести или биомиметични геометрии на канала за поток, които прилягат плътно към кухината на формата. Например Conflux Technology в Австралия направи 3D-отпечатан топлообменник за аерокосмическия сектор със стени, които са с дебелина само 0,3 mm отвътре. В сравнение с предишни проекти, ефективността на топлообмена се повишава с 40%, а спадът на налягането намалява с 25%.
Интегрирано производство на горещи дюзи: Традиционните горещи дюзи трябва да бъдат сглобени от няколко части. Металният 3D печат може да направи тялото на горещата дюза, слота на нагревателния елемент и канала за потока наведнъж. Това намалява пропуските и счупванията, които се случват, когато частите се разширяват и свиват поради топлина, и също така прави процеса на впръскване по-стабилен.
Форми със сложни шарки: Трудно е да се правят сложни структури в микро-мащаб с традиционни методи като блокове с шаблони на гумени гуми и форми с шаблони на подметки на обувки. Металният 3D печат може да извърши неподдържан печат чрез използване на високо-прецизен точков контрол (като микромащабния LPBF процес, който има диаметър на петното от само 20 μm) и стойности на Ra за грапавост на повърхността до 0,8 μm. Това намалява необходимостта от полиране по-късно.
2. Съкращаване на производствения цикъл: от седмици до 48 часа
Създаването на традиционни форми отнема повече от десет стъпки, като проектиране на формата, обработка с ЦПУ, термична обработка, сглобяване и отстраняване на неизправности. Целият процес може да отнеме седмици или дори месеци. Моделът „проектиране като производство“ на метален 3D печат прави процеса по-лесен, като включва 3D моделиране, обработка на нарязване, формоване при печат и последваща-обработка. Това намалява времето, необходимо за доставка на продукта.
Проверка на бързото създаване на прототипи: Определен производител на автомобилни части започна да използва 3D печат на метал, за да намали времето, необходимо за направата на трудна шприцформа от 15 дни на 3 дни, което ускорява процеса на създаване на нови продукти.
Малко{0}}мащабно производство по поръчка: Металният 3D печат може да се използва за направата на интериорни метални части за висок{2}}клас персонализирани автомобили или специализирани части за трансмисии за състезателни автомобили. Не изисква отваряне на матрица, което намалява цената на всяко парче с 30% в сравнение с традиционните методи и улеснява честата промяна на дизайна.
Реакция при спешна поддръжка: В сектора на енергийното оборудване определена компания използва технология за 3D печат на метал, за да поправи високотемпературната сплав на помпата за по-малко от 48 часа, предотвратявайки загуби от изключване на оборудването.
3. Подобрете добива и ефективността на производството чрез оптимизиране на ефективността на охлаждане.
Качеството на шприцованите части е силно повлияно от системата за охлаждане на формата. Поради ограниченото си разположение, традиционните канали за охлаждане с прави отвори могат да причинят непостоянни температури на формата, което може да доведе до проблеми, включително огъване и деформация на продукта. Методът на конформно охлаждане за метален 3D печат прави големи подобрения в производителността по три основни начина:
Дизайнът на биомиметичния канал за поток гарантира, че охлаждащата вода равномерно покрива кухината на формата, което поддържа температурното поле равномерно. Степента на деформация на продукта намаля от 0,8% на 0,2%, а степента на добив се повиши до 99,5%, след като определена форма за електрически съединители използва 3D отпечатан конформен воден канал.
Zhongrui Technology направи форма за обвивка на климатик за компания за домакински уреди, за да съкрати цикъла на формоване. Чрез подобряване на разположението на охлаждащия канал цикълът на леене под налягане премина от 45 секунди на 30 секунди, а годишният производствен капацитет на едно устройство се увеличи със 120 000 броя.
По-ниско потребление на енергия: CoolestDC в Сингапур произведе 3D-отпечатана плоча с течно охлаждане с интегриран безшевен дизайн, който използва 15% по-малко енергия от типичните запоени плочи с течно охлаждане и няма шанс за изтичане.
4. Лек дизайн: спестява пари за материали и доставка
Теглото на формата има пряко влияние върху количеството енергия, използвано при обработката, цената на доставката и безопасността по време на работа. Технологията за оптимизиране на топологията в металния 3D печат може да премахне повечето материал, като същевременно запази структурата здрава.
Конкретна форма-за леене под налягане използва 3D-отпечатана диамантена решетъчна поддържаща структура, която я прави 35% по-лека и 20% по-дълготрайна-.
Модулен дизайн: Големите форми могат да бъдат разделени на по-малки, по-леки модули за печат. След това тези модули могат да бъдат сглобени с помощта на механични връзки, за да се намали рискът от транспортиране на едно парче. Например компания, която произвежда оборудване за вятърна енергия, наряза матрица за острие с диаметър 2 - метра на 8 части, което намали разходите за доставка с 40%.
Функционална интеграция: Металният 3D печат може да комбинира охлаждащи канали, ежекторни щифтове, изпускателни слотове и други функционални компоненти, което намалява количеството части, необходими за една форма. Интегрираният дизайн е намалил броя на частите в определена форма за броня на автомобил от 127 на 38, а времето, необходимо за сглобяването им, е съкратено със 70%.
5. Съвместимост на материалите: работи с метали с висока-производителност и композитни материали
Традиционното производство на матрици използва най-вече стоманени форми и алуминиеви сплави, но металният 3D печат може да използва уникални материали като титанови сплави, високо-температурни сплави и медни сплави за работа в много тежки среди.
Определен производител на турбинни двигатели в космическата област използва 3D отпечатани спирали от титаниева сплав, за да подобри дизайна на маршрута на въздушния поток. Това прави съотношението-към-тегло с 5% по-високо и температурната устойчивост до 600 градуса.
Компания за ядрена енергия използва 3D отпечатани вентили от високо-сплав на базата на никел в областта на енергийното оборудване, за да получи 100 000 цикъла без-течове при 10 MPa и 550 градуса. Тези клапани издържат три пъти по-дълго от стандартните отливки.
Микроелектронно разсейване на топлината: Доставчикът на услуги в центъра за данни използва 3D-отпечатани модули с течно-охлаждане от медна сплав с топлопроводимост от 398 W/(m · K). Това прави разсейването на топлината с 60% по-ефективно от алуминиевите модули.