Er metal 3D-printform egnet til masseproduktion?

一, Small batch-produktion er "komfortzonen" for metal 3D-print.
1. Omstruktureringsomkostninger: ændring fra "høje faste omkostninger" til "optimering af variable omkostninger"
At lave forme på den gamle-måde koster mange penge at udvikle. For eksempel kan omkostningerne ved at producere en form til en bilkofanger være så høje som 150.000 yuan. Selv når prisen er delt op pr. styk, kommer den stadig til 8.000 yuan. Metal 3D-print bruger "skimmelfri" produktion, hvilket betyder, at mere end 90% af materialet bruges. Prisen på et enkelt stykke går ned til 4000 yuan, og produktionstiden går fra 45 dage til 7 dage. Metal 3D-print er fantastisk til at lave små partier på 10 til 500 stykker, især til unikke varer, prototypevalidering og prøveproduktionsfaser.
2. Designfrihed: Den bedste måde at bygge komplicerede strukturer på
Bearbejdningsruten for subtraktiv teknologi begrænser traditionel formfremstilling, og komplicerede strukturer har typisk brug for mange processer for at arbejde sammen, hvilket endda kan føre til enklere design, fordi de ikke kan behandles. Metal 3D-print omgår dette problem. Dens lag-for-lag-stablingsmetode kan lave komplicerede funktioner, som andre metoder ikke kan, såsom konforme kølevandskanaler, gitterstrukturer og interne strømningskanaler. For eksempel bruger en virksomhed, der laver husholdningsapparater, 3D-printforme til at lave klimaanlæg. De anvender også en spiral kølevandskanal til at reducere køletiden fra 20 sekunder til 8 sekunder. Dette gør produktionen 150 % mere effektiv og reducerer skrotraterne med 30 %.
3. Hurtig iteration: fra "månedlig cyklus" til "ugentlig respons"
I produktudviklingsfasen sker der mange designændringer, og typiske formændringer skal genåbnes, hvilket koster meget og tager lang tid. Metal 3D print gør det muligt at lave "design print test optimization" i et lukket kredsløb. En vis producent af bilstik fandt frem til det bedste design efter tre runder med udskrivning, hvilket sparede dem for to uger sammenlignet med andre måder. Denne fleksibilitet lader virksomheder hurtigt tilpasse sig ændringer på markedet og skære ned på omkostningerne ved at prøve ting.
2, Masseproduktion: nye teknologier og flere scenarier
1. Effektivitetsrevolutionen: Fra "Single Piece Printing" til "Masseproduktion"
Metal 3D-print omgår effektivitetsproblemer ved at bruge flere lasere, effektive pulvercirkulationssystemer og automatiserede produktionslinjer. For eksempel har Huashu High Tech FS350M 12 1-kilowatt-lasere, hvilket gør udskrivning 20 gange hurtigere end med en enkelt laser. Pulvercirkulationssystemet med tre-niveauer kan genvinde mere end 95 % af spildt pulver, hvilket reducerer materialeomkostningerne med 30 %. Tongkuai's TruPrint 1000 grønt metaludskrivningsudstyr bruger også en 515nm bølgelængdelaser, som fremskynder behandlingen af ​​rent kobber med høj ledningsevne med 40% og sænker porøsiteten til mindre end 0,5%. Dette gør det muligt at lave en masse kobberlegeringsdele.
2. Kvalitetsspring: fra "prototypeverifikation" til "slutprodukt"
Efterhånden som materialevidenskab og proceskontrol er blevet forbedret, er metal 3D-printforme blevet mere som traditionelle forme med hensyn til, hvor længe de holder, og hvor godt de fungerer. For eksempel har den splittede kegle i en-støbeform lavet med nikkel-baseret legeringspulver en hårdhed på 48-50HRC og en slagfasthed på 22J efter at være blevet varmebehandlet. Den danner en metallurgisk forbindelse med underlaget og holder dobbelt så længe som den originale form. Inden for medicin har 3D-trykte kunstige led af titanlegering en porøs overfladestruktur, der fremmer knoglecelleproliferation (med en porøsitet på 60 %). De har også en overlevelsesrate på 98 % efter operation, hvilket er langt højere end typiske standardiserede led (90 %).
3. Sceneinnovation: fra "at erstatte tradition" til "at arbejde sammen på en måde, der fungerer for begge"
Metal 3D-print er ikke beregnet til at træde i stedet for traditionel formfremstilling; i stedet er det meningen, at det skal arbejde med det. I flyindustrien bruges 3D-print til at lave komplicerede kernedele som motorbrændstofdyser og turbineblade. Smedning bruges stadig til at lave simple-bærende dele som f.eks. skrogrammer. 3D-print bruges i bilindustrien til at lave prøveproduktionsstøbeforme og specialdele. Til stor-produktion anvendes der stadig stempling og støbning. Industrien begynder at blive enige om ideen om at "bruge 3D-print til komplicerede små batches og traditionel fremstilling til simple store batches."
3, fremtidige tendenser: Fra "teknologiske gennembrud" til "økologisk omstrukturering"
1. Ultra-høj-udskrivning: fra "timeniveau" til "minutniveau"
Fremskridt inden for ultra-short pulse laserteknologi og nanopartikel spray metal forming (NPJ) teknologi har gjort udskrivning mere end ti gange hurtigere, end det plejede at være. For eksempel kan NPJ-teknologi fiksere kanaler på mikrometerniveau ved at sprøjte væske med kobbernanopartikler og sintre den ved lav temperatur. Den restaurerede form kan hæve spånemballageydelsen fra 92 % til 99,5 % og reducere maskinens nedetid forårsaget af kølevæskelækager.
2. Multi-materiale komposit: fra "single performance" til "funktionel integration"
Metal 3D-print kan få reparationslagets ydeevne til at ændre sig på en gradient måde ved at printe forskellige materialer på samme tid med adskillige dyser. For eksempel skaber udskrivning af D2-stål med høj-hårdhed i støbeformens bladområde og H13-stål med høj-sejhed i underlagsområdet en kompositkonstruktion med "ydre hårdhed og indre sejhed." Det gør, at formen holder mere end tre gange længere. Overflademodifikationsteknologien i metamaterialer bygger også mikro-nanostrukturerede belægninger, der reducerer formslipningskraften med 40 % og gør slidstyrken tre gange bedre end typiske forkromningsmetoder.
3. Intelligent produktion: går fra "manuel betjening" til "digital tvilling"
Det AI-baserede procesoptimeringssystem kan automatisk ændre indstillinger som lasereffekt og scanningshastighed for at regulere kvaliteten af ​​reparationer i et lukket sløjfe. En specifik virksomhed lavede en AI-procesoptimeringsplatform, der reducerede porøsiteten af ​​reparation af kobberlegeringer fra 1 % til 0,1 % ved at se på 100.000 sæt printdata. Det reducerede også tiden det tog at bygge processen fra 3 måneder til 1 uge. Digital tvillingteknologi vil muliggøre virtuel debugging, fjernovervågning og forudsigelig vedligeholdelse i fremtiden, hvilket letter udviklingen af ​​metal 3D-print i retning af intelligent og tilpasningsdygtig fremstilling.