Vai metāla 3D drukāšana var pilnībā aizstāt tradicionālās veidņu ražošanas metodes?

一, Galvenā atšķirība starp aditīvo un subtraktīvo ražošanu no tehniskā viedokļa
“Digitāli virzīta slāņa pa slāņa kausēšana un sakraušana” ir metāla 3D drukāšanas pamatā. Piemēram, lāzera selektīvā kausēšana (SLM) izkausē tikai noteikta veida metāla pulveri, izmantojot augstas{2}enerģijas lāzera starus. Pēc tam tas veido trīs-dimensiju formas slāni pa slānim un veido sarežģītas iekšējās telpas, konformālus dzesēšanas kanālus un citas struktūras tieši, neizmantojot veidnes. Platīna tehnoloģija izveidoja biomimētisku vēnu{6}}veidu jaunu enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru kastu veidnei, kas ir samazinājusi iesmidzināšanas liešanas ciklu par 35% un uzlabojusi dzesēšanas efektivitāti par 40%. To ir grūti izdarīt ar standarta urbšanas un frēzēšanas metodēm.
No otras puses, tradicionālajā veidņu ražošanā tiek izmantota "atņemošā apstrāde" (piemēram, CNC frēzēšana un elektriskās izlādes apstrāde) un "vienāda materiāla formēšana" (piemēram, liešana un kalšana). Veids, kā šie procesi darbojas, nozīmē, ka veidņu projektēšanā ir jāņem vērā apstrādes iespējamība. Piemēram, tradicionālajās -liešanas veidnēs dzesēšanas ūdens kanāls bieži ir salauzts vai taisns. Tas ir tāpēc, ka urbjam ir grūti piekļūt un ir grūti izveidot dizainu, kas atbilst veidnes caurumam. Tas padara dzesēšanu nevienmērīgu un liek izstrādājumiem deformēties par vairāk nekā 8%.
Vissvarīgākais tehnoloģiskās aizstāšanas punkts: 3D drukāšana ir vienīgais veids, kā rīkoties, ja veidņu struktūras sarežģītība (iekšējie šķērseniskie caurumi, plānas -sienu ribas, mikrokanāli utt.) padara tradicionālās metodes nepraktiskas vai ja ir ātri jāveic dizaina izmaiņas. Piemēram, 3D drukāšana samazināja laiku, kas bija nepieciešams medicīniskās ierīces apvalka veidņu izgatavošanai, no 6 nedēļām līdz 72 stundām, un tas palielināja materiālu izmantošanas ātrumu no 25% līdz 95%.
2, Izmaksu struktūra: Uzņēmējdarbības apgrozījums mazās partijās
Veidņu izstrādes izmaksas veido pat 60% līdz 70% no kopējām tradicionālās veidņu izgatavošanas izmaksām. Šajās izmaksās ietilpst aprīkojuma nolietojums un darbaspēks, kas nepieciešams elektrodu ražošanai, elektriskās izlādes apstrādei, stieples griešanai un citiem procesiem. "Digitālo modeļu tiešā formēšana" metāla 3D drukā atbrīvojas no nepieciešamības pēc veidnēm, un galvenās lietas, kas nosaka tās izmaksas, ir izmantotie pulvermateriāli un iekārtu nolietojums.
1. Mazām partijām (1–100 gab.) 3D drukāšana ir nepārprotami labāka.
Izmantotā materiāla daudzums: Tradicionālās metodes, piemēram, kalšana un sagataves griešana, līdz 70% materiāla tiek izšķiesti. Bet 3D drukāšanā pārpalikušo pulveri var pārstrādāt, tāpēc tiek izmantoti vairāk nekā 90% materiāla. Piemēram, 3D drukāšana samazina materiālu izmaksas par 58% noteiktai alumīnija metāla liešanas veidnei.
Apstrādes izmaksas: tradicionālajām veidnēm ir vajadzīgas vairākas mašīnas, kas strādā kopā, lai tās apstrādātu, bet 3D drukāšanai ir nepieciešama tikai viena iekārta, lai veiktu pamatstruktūras formēšanu, kas samazina apstrādes izmaksas par 40% līdz 60%.
Cikla laiks: standarta veidņu atvēršanas cikls var ilgt no sešām līdz astoņām nedēļām, bet 3D drukāšana aizņem tikai trīs līdz piecas dienas. Tas var samazināt pētniecības un attīstības ciklu par vairāk nekā septiņdesmit procentiem, padarot to ideāli piemērotu izmēģinājuma ražošanas verifikācijas posmam.
2. Lieliem pasūtījumiem (vairāk nekā 1000 gab.) tradicionālā darba kvalitāte joprojām ir norma.
Vienības izmaksas: pieaugot izlaidei, tradicionālo veidņu dalītās izmaksas ļoti ātri samazinās. Piemēram, kad tika izgatavotas daudzas automašīnu pārsega veidnes, cena par gabalu nokritās no 2000 juaņām 3D drukāšanai līdz 80 juaņām vecmodīgām metodēm.
Precizitāte un virsmas kvalitāte: ar tradicionālo CNC griešanu jūs varat iegūt virsmu, kas ir 0,8 μm plakana, bet ar 3D drukāšanu jums ir jāveic pulēšana, smilšu strūkla un citas darbības, lai iegūtu 3,2 μm plakanu virsmu, kas maksā vairāk.
Kad veidņu ražošanas apjoms gadā pārsniedz 500 gabalus, viena gabala izmaksas, izmantojot tradicionālās metodes, sāk būt zemākas nekā 3D drukāšanai. Ja ņem vērā dizaina izmaiņu risku (piemēram, mainot tradicionālo veidni, tas nozīmē tās atkārtotu atvēršanu, kas var izmaksāt līdz pat 30% līdz 50% no sākotnējām izmaksām), 3D drukas priekšrocības elastīgā ražošanā var attiecināt arī uz situācijām, kad katru gadu tiek saražoti aptuveni 1000 vienību.
3. Rūpnieciskā ekoloģija: kā tehnoloģijas var strādāt kopā, lai palīdzētu videi un kā to var atjaunot
Tradicionālā veidņu izgatavošana un metāla 3D drukāšana konkurē savā starpā, taču tā nav nulles{1}}summu spēle. Tā vietā tas ir spēks, kas virza rūpniecisko vidi uz "dizaina ražošanas pakalpojumu" integrāciju.
1. Tehnoloģiju apvienošana: kompozītu izgatavošana ar aditīvām un atņemšanas metodēm
Uzņēmumi, kas atrodas uz augšu, pārkāpj vienas tehnoloģijas robežas, kopā izmantojot "3D drukāšanu + CNC precīzo apstrādi". Piemēram, Platinum BLT-S450 iekārta var veikt sešu-lāzera kopdruku, un piecu-asu apstrādes centrs var salabot veidņu dobumus ar spoguļa-līmeņa precizitāti. Tas saglabā 3D drukāšanas sarežģītās strukturālās iespējas, vienlaikus apmierinot tradicionālo veidņu virsmas kvalitātes prasības.
2. Jauni materiāli: funkcionālie gradienti un kompozītmateriāli
Tradicionālajās veidnēs izmantotie materiāli galvenokārt ir atsevišķi sakausējumi. Tomēr 3D drukāšana var izvietot funkcionāli klasificētus materiālus tādā veidā, kas ir unikāls katram darbam. Lidmašīnas dzinēja veidņu gadījumā 3D drukāšana virsmai pievieno augstas -cietības pārklājumu (piemēram, WC Co). Tas saglabā kodolu izturīgu un padara iespējamu "vienu materiālu vairākiem lietojumiem", kas ir uzlabojums salīdzinājumā ar veco veidu, kā savienot dažādus materiālus.
3. Servisa režīms: no ierīču pārdošanas līdz risinājumu piegādei
"Aparatūras piegādātāji" maina savus nosaukumus uz "pakalpojumu integratoriem" iekārtu ražotājiem. Platinum ir izlaidusi sistēmu "iekārtas+materiāli+procesu datubāze", kas darbojas kopā. Tā pašdarinātā titāna sakausējuma pulvera cenas ir par 50% zemākas nekā 2020. gadā, un platforma Lietu internets ir ļāvusi attālināti diagnosticēt un brīdināt par iekārtu kļūmēm, kas ir palielinājusi pakalpojumu ieņēmumus līdz 30%.
4. Standarti nozarē: no savvaļas augšanas līdz standartizētai attīstībai
Tradicionālā veidņu izgatavošana ir izveidojusi pilnu standarta sistēmu, piemēram, ISO 2768 veidņu precizitātes standartu. Tomēr 3D drukas veidnēm joprojām ir problēmas, piemēram, nevar iegūt precizitātes apstiprinājumu un kontrolēt to defektu līmeni. Piemēram, medicīnisko implantu veidnēm ik pēc trim līdz pieciem gadiem ir jāsertificē gan FDA, gan CE. Tas apgrūtina 3D drukāšanas izplatīšanos augstākās klases apgabalos.