Hvorfor bruger formindustrien i stigende grad metal 3D-print?

1. Designfrihed nedbryder grænserne for traditionel fremstilling.
Traditionel formfremstilling har nogle begrænsninger, som hvor nemt det er at komme til værktøj og hvor stabile klemmerne er. Også indviklede interne strukturer skal ofte sammensættes af flere dele, hvilket gør dem mindre nøjagtige og koster mere. Med lag for lag additiv fremstilling fjerner metal 3D-print fuldstændigt designgrænser:
Innovation af konforme kølekanaler: Det er svært at få ensartet køling ved at bruge standard kølekanaler med lige hul i sprøjtestøbeforme, hvilket kan forårsage produktdeformationsrater på op til 15 % til 20 %. 3D-udskrivning kan lave floder, der ikke er lige, inklusive spiraler og dendritter. Dette gør køling 40 % mere effektiv og reducerer støbecyklussen med 30 % til 50 %. For eksempel, da Huawei-telefoner skiftede til topologi-optimeret kanaldesign til rammeformen, tog det 75 sekunder i stedet for 120 sekunder at lave én komponent, og udbyttegraden steg fra 89 % til 98 %.
Implementering af letvægtsstruktur: Ved at lave biomimetiske strukturer som gitterstrukturer og tynde-væggede forstærkningsribber, kan formen gøres 30 % til 50 % lettere uden at miste styrke. Sammenlignet med typiske smedeforme er de specifikke titanlegeringsforme lavet til flymotorer 42 % lettere og har en trækstyrke på 2000 MPa. Dette gør transport og installation meget billigere.
Funktionel integreret fremstilling: 3D-print kan direkte tilføje sensorer, varmekomponenter, kølesystemer og andre moduler til formlegemet, hvilket skærer ned på antallet af trin, der skal til for at sætte tingene sammen. En virksomhed i Shenzhen opfandt en intelligent temperaturkontrolform, der bruger 3D-printede mikrokanalvarmeledninger til at justere temperaturen med en nøjagtighed på ± 1 grad. Dette sparer 65 % af den energi, der bruges af eksisterende metoder.
2. Rekonstruktion af hele livscyklusomkostningerne
Metal 3D-print ændrer den måde, formvirksomheden fungerer på, og gør den mere effektiv og omkostningseffektiv-ved at bruge materialer på en mere metodisk måde.
Et stort skridt fremad i, hvordan materialer bruges: Materialetabsraten for traditionel subtraktiv fremstilling er så høj som 70% til 80%, men 3D-print har næsten intet spild. AVIC Maites titaniumlegeringspulvercirkulationsteknologi genvinder 99,2 % af pulveret og reducerer omkostningerne ved enkeltformmaterialer med 58 %.
Nemmere behandlingsflow: For eksempel tager det 23 trin og 12 maskiner at fremstille kofangerstøbeforme til køretøjer på den konventionelle måde, og processen kan tage op til 45 dage. Med 3D-print tager det kun 3 trin, cyklustiden er skåret ned til 7 dage, og omkostningerne til udstyr er skåret ned med 82%.
Forlængelse af støbeformes levetid: Ved at optimere det termiske balanceringsdesign forlænges den termiske træthedslevetid for 3D-printede støbeforme med 2 til 3 gange. Ifølge data fra et bestemt-støbefirma har brugen af ​​navforme af aluminiumslegering med konform køling øget levetiden fra 80.000 til 220.000 gange og reduceret prisen pr. styk med 64 %.
3. Responshastighed genetablerer markedets konkurrenceevne.
I en tid, hvor folk ønsker personlige produkter, og virksomhederne konstant ændrer sig, er hastigheden af ​​fremstillingen af ​​forme blevet en vigtig konkurrencefaktor:
3D-print kan reducere den tid, det tager at lave en formprototype, fra uger til timer. Dette kaldes designvalideringscykluskomprimering. Xiaomi har brugt Liantai Technologys Muees-serie-printere til at fremskynde udviklingen af ​​foldbare skærmhængselforme fra 6 måneder til 50 dage, ved at udnytte en markedsmulighed.
Omkostnings-effektiviteten af ​​små-produktion: Hvis en form fremstiller mindre end 5.000 styk om året, koster 3D-print 23 % til 35 % mindre end andre metoder. Gennem 3D-print har en producent af medicinsk udstyr sænket prisen på tilpassede ortopædiske implantatforme fra 12.000 yuan til 4.800 yuan. Dette vil hjælpe med at gøre tilpasset medicinsk behandling mere almindelig.
Designgentagelse uden omkostninger: Det koster meget at genåbne en form for at lave ændringer, men med 3D-print skal du kun ændre den digitale model for at få det bedste design. Tre gange er Tesla Model Y-dørformen blevet forbedret, hvilket har hævet tegningshastigheden fra 82 % til 91 % uden at tilføje nogen omkostninger til fremstillingsprocessen.
4. Nye materialer åbner op for nye anvendelser for eksisterende.
Den nye metalpulverteknik gør det muligt at lave forme på nye måder:
Brug af højtydende materialer: Xi'an Sailongs PREP-proces af titanlegeringspulver har et oxygenindhold på mindre end 0,013 % og en sfæriskhed på 98,5 %. Den kan bruges til direkte at udskrive forme i fly-kvalitet. Efter at have brugt dette materiale til brændstofdyseformen på C919-flyet, kan det nu modstå temperaturer op til 150 grader Celsius højere og holde tre gange længere end standardmetoder.
Sådan bruger du gradientmaterialer: Ved at bruge flerlags pulverblandingsteknik er det muligt at lave funktionelle gradientforme. Trykkammerformen i en bestemt raketmotor bruger en gradientstruktur af "nikkel-baseret høj-temperaturlegering + høj-kobber-baseret." Dette opfylder ikke kun kravene til høj-temperaturmodstand, men det afkøler også motoren effektivt, hvilket gør den 28 % lettere end den overordnede legeringsplan.
Biokompatibilitetsgennembrud: 3D-print af porøse titanlegeringsforme i den medicinske industri, med porøsitet styret til 60% -80% og porestørrelse på 300-500 μm, der understøtter knoglecelleproliferation. Kliniske data indikerer, at knoglefusionshastigheden for intervertebrale fusionsanordninger fremstillet med denne teknologi er steget fra 75 % i konventionelle metoder til over 95 %.
5. Under processen med at genopbygge det industrielle økosystem
Metal 3D-print ændrer formindustrien ved at gøre den smartere og mere serviceorienteret-:
Digital Manufacturing Network er en cloud-udskrivningsplatform lavet af virksomheder som Yunyao Shenwei. Det lader globale designdata og regional produktion arbejde sammen uden problemer. Denne teknologi har gjort det muligt for et globalt bilfirma at håndtere støbeformeordrer fra 23 fabrikker rundt om i verden på ét sted. Dette har reduceret forsendelsesomkostningerne med 41 % og øget lageromsætningen med 2,7 gange.
Produktionstilstand på-demand: Willaris metalpulverdelingsfabrik har 200 3D-printere, der kan lave små og mellemstore-forme på mindre end 72 timer. Dette "distribueret fremstilling+centraliseret forsyning"-koncept reducerer udgifterne til formbeholdning med 68 % og fremskynder responstiden med 5 gange.
Komplet sæt af tekniske standarder: National Additive Manufacturing Standardization Technical Committee har offentliggjort 47 industristandarder, der dækker vigtige områder som, hvor godt pulvere fungerer, hvor nøjagtig udskrivning er, og hvordan man behandler udskrifter, efter de er lavet. EU's CE-certificeringsagentur har accepteret "Acceptance Specification for Metal 3D Printing Forms" ledet af AVIC Maite som en standard for gensidig anerkendelse rundt om i verden.