Vil metal 3D-print blive den almindelige proces til fremstilling af forme?

1. Teknologisk gennembrud: at gå fra "prototypeverifikation" til "terminalfremstilling"
Metal 3D-printteknologi er kommet langt, siden den først blev brugt hovedsageligt til at tjekke prototyper. Nu kan den lave terminaler direkte. Laser powder bed melting (LPBF) teknologi kan lave komplicerede strukturer, der er svære at lave med eksisterende metoder, såsom konforme kølevandskanaler og interne forstærkningsribber, ved at stable metalpulver oven på hinanden. Disse strukturer er meget nyttige til fremstilling af forme. For eksempel kan det konforme kølevandskredsløb gøre sprøjtestøbningscyklussen meget kortere og produktet bedre; de indvendige forstærkningsribber kan gøre formen stærkere og holde længere.

Metal 3D-print er blevet brugt med succes i rumfartsindustrien til at fremstille vigtige dele som turbineblade og motorbrændstofdyser. At lave en bestemt slags motorbrændstofdyse på den gammeldags-måde kræver at sammensætte snesevis af dele. Med 3D-printteknologi er den dog lavet til en enkelt, mere kompliceret struktur. Dette gør det ikke kun lettere og mere holdbart, men det forkorter også produktionscyklussen fra måneder til uger. Dette "designdrevne fremstilling"-paradigme ændrer den måde, virksomheder i den høje-udstyrsfremstillingsvirksomhed konkurrerer med hinanden på.

2. Omkostnings-effektivitet: skiftet fra "høje-omkostningsudforskning" til "stor-applikation"
Omkostnings-effektiviteten af ​​metal 3D-print er det, der vil gøre det til en almindelig praksis. At lave forme på den gamle-måde involverer en masse faser, såsom skæring, elektrisk udladningsbearbejdning og trådskæring. Det betyder brug af en masse forskellige maskiner og trin, hvilket gør processen meget dyr. Metal 3D-print kombinerer alle trinene i at gøre noget til én genstand. Dette gør processen lettere og skærer ned på behovet for arbejdere og udstyr i mellemleddene.

For eksempel plejede man at lave en form til en bestemt bildele til at tage 5 sæt udstyr, 3 operatører og 72 timers behandlingstid, hvilket kostede 12.000 yuan. Nu, med 3D-udskrivning af metal, kræver det kun én enhed, én operatør og 24 timers udskrivningstid, og omkostningerne er faldet til 4.000 yuan, et fald på 67 %. Desuden bruger 3D-print af metal mere end 95 % af materialet, og alt metalpulver, der ikke bliver brugt, kan genbruges, hvilket sænker materialepriserne endnu mere.

Startomkostningerne for udstyr til 3D-udskrivning af metal er høje, og udskrivningshastigheden er stadig langsommere end traditionel sprøjtestøbning. Men hvis teknologien bliver ved med at blive bedre, og flere mennesker begynder at bruge den i stor skala, vil omkostningerne til udstyr sandsynligvis blive ved med at falde, og udskrivningseffektiviteten vil sandsynligvis blive ved med at stige. For eksempel skal den klæbende sprøjtestøbningsmetode affedtes og sintres, efter den er brugt, men den udskriver 50 til 100 gange hurtigere end LPBF og forventes at være meget nyttig til stor-produktion.

3. Ansøgningsscenarie: gå fra "high-end customization" til "masseproduktion"
Metal 3D-printning bevæger sig langsomt fra high-tilpasning til masseproduktion inden for formfremstilling. Metal 3D-print er blevet den vigtigste måde at lave komplicerede strukturelle dele og væsentlige dele på inden for områder som rumfart og forsvar. Metal 3D-print er gradvist gået ind i flere stadier af fremstilling af forme i sektorer som fremstilling af biler og forbrugerelektronik. Det skyldes, at den hurtigt kan tilpasse sig designændringer og lave små partier af personlige produkter.

I sektoren for forbrugerelektronik, for eksempel, har forme været mere fleksible og lydhøre, efterhånden som hastigheden på produktgentagelse er steget. Metal 3D-printteknologi kan hurtigt forvandle designmodeller til rigtige forme, og fastspændingsprocessen tager kortere tid, hvilket gør formfremstillingscyklussen meget kortere. Metal 3D-print kan sænke produktionscyklusomkostningerne og gøre produktionen mere effektiv til fremstilling af små partier af forskellige typer sprøjtestøbte produkter.

Metal 3D-print har også vist meget lovende for reparation og genfremstilling af forme. Ved at bruge metoder som Directed Energy Deposition (DED) kan udslidte-formsektioner hurtigt repareres og genfremstilles, hvilket forlænger formenes levetid og sænker produktionsomkostningerne.

4. Industriel kædesamarbejde: Flytning fra "Single Point Breakthrough" til "Økologisk konstruktion"
Metal 3D-print skal være den vigtigste måde at lave forme på, og et komplet industrikædeøkosystem skal opsættes. Dette betyder, at upstream-materialeleverandører, midstream-udstyrsproducenter og downstream-applikationstjenesteudbydere skal arbejde tæt sammen. Det betyder også, at der skal bygges standardiseringssystemer og udvikles talenter.

Når det kommer til materialer, er-højtydende metalpulvere meget vigtige for forskning og brug. Ved hjælp af nye forstøvningspulverproduktionsteknologier har indenlandske virksomheder med succes fremstillet titanlegeringspulvere i luftfartskvalitet- med et iltindhold under et vist niveau. De mekaniske kvaliteter af disse pulvere opfylder specifikationerne for smedede dele. Stigningen i brugen af ​​miljøvenlige-materialer er også med til at ændre grøn fremstilling. For eksempel bliver polymælkesyre (PLA) og andre bionedbrydelige biobaserede materialer hurtigt populære hos forbrugerne.

Markedet for industrielt-3D-printudstyr i metal har et "dual track konkurrence"-mønster, når det kommer til udstyr. Indenlandske virksomheder har foretaget differentierede substitutioner i militær- og nyenergiindustrien ved at lave stort udstyr og sænke omkostningerne. Et firma har bygget en meget enorm metal 3D-printer, der med succes har printet hele rammen af ​​en bestemt type raketbrændstoftank. Dette viser, at Kina er bedst i verden til at lave store strukturelle komponenter.

Den Internationale Standardiseringsorganisation (ISO) har sat standarder for additive fremstillingsteknologier, der dækker vigtige områder, herunder testmaterialer, kalibreringsudstyr og sikring af, at kvaliteten er høj. Indenlandske industrigrupper har også stået for at udvikle gruppestandarder for dental 3D-print, hvilket har hjulpet med at holde orden på markedet og hjulpet forretningen med at vokse på en sund måde.