Hvorfor er formindustrien blevet en vigtig anvendelsesretning for metal 3D-print?

一, Teknisk tilpasningsevne: hvor godt metal 3D-print og formfremstilling arbejder sammen
1. Du må frit forme komplekse konstruktioner, som går ud over grænserne for traditionelt håndværk.
Hovedproblemet ved fremstilling af forme er at lave komplicerede kølevandskredsløb, lette konstruktioner og funktionel integration. "Materialfjernelseslogikken" ved subtraktiv behandling begrænser traditionelle metoder, hvilket gør det svært at lave komplicerede strukturer som indvendige forstærkningsribber og konforme kølekanaler. For eksempel bruger kølevandskredsløbet i typiske sprøjtestøbeforme ofte bore- eller skillevægsdesign, som ikke passer til formen på formhulrummet. Dette gør afkølingen ulige, og produktet deformeres for hurtigt. Metal 3D-print kan direkte skabe spiral-, mesh- eller biomimetiske strømningskanalformer, der klæber tæt til formhulrummet ved at stable materialer lag for lag.
Ved at bruge elinspektionssædeformen fra Taiwan Zongwei Industry som eksempel hjalp Moldex3D-simulering med at forbedre det uregelmæssige vandvejsdesign. Metal 3D-printformen reducerede derefter temperaturforskellen mellem han- og hunformene fra 47 grader til næsten ensartet, reducerede deformationshastigheden for vridning med 49% og reducerede støbecyklussen med 25%. Denne sag viser, at metal 3D-prints kapacitet til at lave komplicerede strukturer i høj grad kan forbedre ydeevnen af ​​forme.
2. Tilfældig køleteknologi: en dobbelt revolution i kvalitet og effektivitet
Kvaliteten af ​​sprøjtestøbte emner afhænger meget af formkølesystemet. På grund af deres begrænsede arrangement kan traditionelle vandkanaler med lige huller forårsage ujævn støbetemperatur, hvilket kan føre til problemer som produktforvridning og krympning. Ved at justere vandstrømmen, så kølevand dækker støbeformens hulrum ligeligt, gør den konforme kølemetode til metal 3D-print følgende fremskridt:
Effektivitetsforbedring: Efter at have skiftet til en konform vandvej til en bestemt bilstøbeform, gik sprøjtestøbningscyklussen fra 45 sekunder til 30 sekunder, og den årlige produktionskapacitet for en enhed steg med 120.000 stykker.
Kvalitetsforbedring: Vridningsraten for en bestemt elektrisk konnektorform er faldet fra 0,8 % til 0,2 %, og udbyttegraden er steget til 99,5 %.
Længere levetid: Siegfried Hofmann i Tyskland producerede en 3D-printet aluminiumskumform, der er bedre til at slippe damp igennem og have en god ventilationsstruktur. Dette gør, at opvarmnings- og afkølingscyklussen fremskyndes med 30 %, og formen holder 40 % længere.
3. Letvægts og funktionel integration: sænker omkostningerne generelt
Ved at optimere formen på formen kan metal 3D-print slippe af med ekstra materialer og gøre strukturen stærkere, samtidig med at vægten reduceres med 30 % til 50 %. For eksempel skærer en virksomhed, der fremstiller vindkraftudstyr, en 2-meter-diameter knivform i 8 lette stykker til udskrivning. Dette reducerede transportomkostningerne med 40 % og den tid, det tog at reparere et enkelt modul, fra 2 timer til 30 minutter. 3D-print kan også kombinere funktionelle elementer som kølekanaler, ejektorstifter og udstødningsåbninger i ét stykke. Dette skærer ned på mængden af ​​formstykker og fejl under monteringen. Antallet af dele i en bestemt bilinteriørform er blevet skåret ned fra 127 til 38 takket være integreret design. Den tid, det tager at sætte det sammen, er også blevet skåret ned med 70 %.
2, Omkostnings-effektivitet: at gå fra "høje-omkostningseksperimenter" til "applikationer i stor-skala"
1. Bedre brug af materialer, som sænker de direkte omkostninger
Subtraktive metoder bruges i traditionel formfremstilling, som kan spilde op til 30% til 50% af materialet. Metal 3D-print er en additiv fremstillingsproces, der bruger omkring 95 % af materialet, og det resterende pulver kan genbruges. For eksempel faldt materialeomkostningerne for en vis turbineblade til en flymotor med 60 % efter 3D-print, og der var ikke behov for dyre teknikker som elektrisk udladningsbearbejdning (EDM) senere.
2. Afkortning af produktionscyklussen: Udnyttelse af markedsmuligheder
I traditionel fremstilling er den lange tid det tager at lave forme et problem. For eksempel tager fremstilling af forme til bildele mere end ti trin, såsom design, CNC-bearbejdning, varmebehandling, montering og fejlfinding. Hele processen kan tage flere måneder. Og metal 3D-printning fremskynder processen til uger eller endda dage ved at bruge en "design print post-processing"-metode til at lave ting på samme tid.
Hurtig prøveproduktion: En virksomhed, der laver husholdningsapparater, har brugt 3D-print til at reducere den tid, det tager at lave skalforme til klimaanlæg fra 15 dage til 72 timer.
Tilpasning i små partier: Det finske firma Toivan Metalli laver bøjede rørforme med Markforged X7-printeren. Dette sænker prisen pr. enhed fra 4000 euro til 300-400 euro og fremskynder leveringen fra 6 uger til 1 uge. Virksomheden har med succes påtaget sig små batchordrer og fundet nye måder at tjene penge på.
3. Langsigtet-omkostningsfordeling: få formen til at holde længere og nemmere at passe
De oprindelige omkostninger ved at lave 3D-printede forme er lidt mere end ved traditionelle metoder. Deres konforme køledesign og lave vægt kan dog i høj grad øge formenes levetid. For eksempel har en vis formstøbning-beskåret termiske udmattelsesrevner med 50 % efter 3D-printning forbedret den termiske balance. Det tredoblede også sin levetid og reducerede omkostningerne til formen for hver-støbning med 40 %. Den modulære arkitektur af 3D-printforme gør det også nemt at udskifte ødelagte stykker, hvilket skærer ned på nedetid og vedligeholdelsesudgifter.
3. Industriel efterspørgsel: den "væsentlige drivkraft" for fremstillingsindustriens transformation og opgradering
1. Væksten i små-skala og forskelligartede produktionsmetoder
Efterhånden som den individualiserede efterspørgsel på forbrugermarkedet vokser, ændrer fremstillingen af ​​forme sig fra "standardiseret produktion i stor-skala" til "tilpasset produktion i små-skala." Metal 3D-print er fantastisk til at lave små partier, fordi det ikke behøver at åbne en form. For eksempel bruger en virksomhed, der fremstiller medicinsk udstyr, 3D-print til at lave forme til ortopædiske implantater og laver hurtigt unikke modeller fra CT-data, så de passer til hver enkelt patients specifikke krav. Dette reducerer omkostningerne til skimmelsvamp med 70 %.
2. Det ultimative mål for ydeevne inden for det høje-fremstillingsområde
Formens ydeevne skal være bedre i avancerede-områder som rumfart og nye energikøretøjer. For eksempel:
Luftfart: C919, et stort fly fremstillet i Kina, bruger 3D-printteknologi til at fremstille sin brændstofdyse, som reducerer vægten med 25 % og øger brændstoføkonomien med 15 %.
Nye energikøretøjer: 3D-print af en batteripakkeform gør kølekanalen bedre, hvilket gør batteritemperaturen mere jævn med 20 % og forlænger dens levetid med 30 %.
3. Lokaliseret produktionsefterspørgsel under omkonfigurationen af ​​den globale forsyningskæde
Handelsspændinger og geopolitiske kriser har gjort den globale forsyningskæde endnu mere ustabil. For at beskytte sig selv skal virksomheder hurtigt flytte produktionen til lokale områder. Metal 3D-print er en vigtig teknologi til at omorganisere forsyningskæden, da den kan "distribueret fremstilling." For eksempel var en europæisk bilproducent i stand til at få forme leveret på "48 timer" ved at bruge 3D-printudstyr i deres eget land i stedet for at stole på leverandører fra andre lande.