Vai metāla 3D drukāšana var samazināt veidņu izmēģinājuma ražošanas izmaksas?

1. Materiālu izmaksas: no "materiālu atkritumu samazināšanas" līdz "labākai materiālu izmantošanai".
Tradicionālajā veidņu izmēģinājuma ražošanā tiek izmantota subtraktīva apstrāde, kas nozīmē, ka tiek izmantoti mazāk nekā 50% materiāla. Tas jo īpaši attiecas uz veidnēm ar sarežģītām struktūrām, piemēram, konformālām dzesēšanas ūdens kanālu veidnēm, kurām urbšanas, frēzēšanas un citu procesu laikā ir jānogriež iekšējie plūsmas kanāli. Tas nozīmē, ka tiek iztērēts daudz materiālu. Piemēram, lai izgatavotu noteiktu elektriskās zobu birstes roktura veidnes ieliktni, nepieciešams 2,1 kg nerūsējošā tērauda, ​​bet galu galā iegūst tikai 1 kg noderīgas veidnes, kas nozīmē, ka 52% materiāla tiek izšķiesti.

Metāla 3D drukāšanā tiek izmantota piedevu ražošana, kas nozīmē, ka materiāli tiek pievienoti pēc vajadzības un rodas ļoti maz atkritumu. Piemēram, Yishu ESU-EM201 augstas siltumvadītspējas nerūsējošā tērauda pulvera materiālu izmantošanas līmenis var būt vairāk nekā 95%. Pēc identiskā veidnes ieliktņa 3D drukāšanas darba pabeigšanai ir nepieciešams tikai 1,05 kg materiāla, kas samazina materiālu izmaksas uz pusi. Arī pārpalikušo pulveri var izmantot atkārtoti, kas laika gaitā vēl vairāk samazinās materiālu izmaksas.

2. Apstrādes izmaksas mainās no “vairāku-procesu sadarbības” līdz “viena aprīkojuma integrācijai”.
Tradicionālajai veidņu izmēģinājuma ražošanai ir nepieciešams daudz darbību, tostarp griešana, EDM, stieples griešana un pulēšana. Tam ir nepieciešami arī daudzi instrumenti, piemēram, CNC frēzmašīnas, apstrādes centri un EDM iekārtas. Tas nozīmē, ka aprīkojuma un darbaspēka izmaksas ir ievērojamas. Piemēram, lai izgatavotu veidni konkrētai automašīnas daļai, izmantojot tradicionālās metodes, ir nepieciešami 5 aprīkojuma komplekti, 3 strādnieki un 72 darba stundas, un tas maksā 12 000 juaņu.

Izmantojot metāla 3D drukāšanu, visas ražošanas darbības var veikt tikai ar vienu ierīci, tādējādi nav nepieciešams strādāt kopā vairākiem procesiem. Piemēram, EP-M250 Pro dubultā lāzera metāla 3D printeris var izkliedēt pulveri vienā slānī mazāk nekā 8 sekundēs. Tā lielākais drukāšanas ātrums var būt 2,5 reizes lielāks nekā viena lāzera 50 μm slāņa biezuma procesam, un detaļu relatīvais blīvums pārsniedz 99,99%. Pēc identiskas veidnes 3D drukāšanas automobiļu detaļai ir nepieciešama tikai viena iekārta, viens operators un 24 stundas drukas laika. Tas samazina apstrādes izmaksas par 67% līdz 4000 juaņām.

3. Cikla izmaksas: no "iterācijas mēnešiem" līdz "validācijas dienām"
Tradicionālais veidņu izmēģinājuma ražošanas cikls ir garš, īpaši veidnēm ar sarežģītām konstrukcijām, kuras ir jātestē un jālabo atkal un atkal. Tas var ilgt vairākus mēnešus. Piemēram, konkrētas aviācijas dzinēja lāpstiņas veidnei no projektēšanas līdz izmēģinājuma ražošanai ir nepieciešami 6 mēneši. Šajā laikā ir nepieciešami 5 remontdarbi, katrs remonta cikls maksā 2 nedēļas, kas padara cikla izmaksas diezgan augstas.

Metāla 3D drukāšana ļauj viegli veikt izmaiņas dizainā un izveidot jaunas veidnes tikai dažu stundu laikā, kas ietaupa daudz naudas salīdzinājumā ar "apgāšanu un sākšanu no jauna". Izmantojot noteiktu elektronisko izstrādājumu apvalka veidni kā piemēru, dizaina komanda pabeidza piecas iterācijas trīs dienu laikā ar 3D drukāšanu. Katra iterācija maksāja tikai 200 juaņas, savukārt vecais veids aizņēma divas nedēļas un maksāja 5000 juaņas par vienu iterāciju. Turklāt 3D drukāšana ļauj veikt ražošanu pēc-pieprasījuma, kas nozīmē, ka maziem sērijveida pasūtījumiem no 1 līdz 1000 vienībām nav nepieciešamas veidnes, kas vēl vairāk paātrina izmēģinājuma ražošanas procesu.

4. Kvalitātes izmaksas: no “Vietējās nevienmērīgās dzesēšanas” līdz “Globālās temperatūras optimizācijai”
Tipiskās veidņu dzesēšanas sistēmas dizains ir ierobežots, tāpēc ir grūti vienmērīgi atdzesēt veidnes ar sarežģītām konstrukcijām. Tas var radīt problēmas, piemēram, produkta izkropļojumus un deformāciju, atteices biežumu līdz pat 15%. Konkrētajai iesmidzināšanas veidnei dzesēšanas ūdens kontūra tradicionālā konstrukcija rada 10 grādu temperatūras starpību izstrādājumā, 12% kļūdu biežumu un kvalitātes izmaksas, kas ir 8% no kopējām ražošanas izmaksām.

Metāla 3D drukāšana var izveidot konformālu dzesēšanas ūdens kontūru, kas vienmērīgāk izplata siltumu. Yisu ESU-EM201 drukāto veidņu ieliktņu spirālveida ūdensceļa dizains samazina laiku, kas nepieciešams, lai izstrādājums sasniegtu augstāko āra temperatūru, no 19,5 sekundēm līdz 13,02 sekundēm. Tas arī samazina kopējo temperatūras starpību no 10 grādiem līdz 3 grādiem, saīsina dzesēšanas ciklu par 33%, samazina defektu līmeni līdz 2% un samazina kvalitātes izmaksu attiecību līdz 1,5%. Ilgtermiņā konformālu dzesēšanas ūdens kanālu dizains var pagarināt veidņu kalpošanas laiku, samazināt termisko nogurumu un vēl vairāk samazināt kvalitātes izdevumus.

5. Dizaina optimizācija: pāreja no "strukturāla kompromisa" uz "funkcionālu integrāciju"
Tradicionālo veidņu dizainu ierobežo tehnika, un sarežģītu konstrukciju izveidošana ir sarežģīta, tāpēc dizaineriem ir jāpieņem kompromisi, lai cenas būtu zemākas. Piemēram, lai atvieglotu dzesēšanas ūdens kontūras projektēšanu, standarta metodes liek atteikties no pelējuma stiprības, kas samazina veidnes kalpošanas laiku par 30%.

Metāla 3D drukāšana sniedz jums daudzpusību, kad runa ir par dizainu. Tas var izveidot sarežģītas formas, piemēram, elastīgus dzesēšanas kanālus un iekšējās stiegrojuma ribas, nezaudējot kvalitāti. Kā piemēru izmantojot Audi karstās formēšanas sekciju veidni, 3D drukāšana ir uzlabojusi veidnes iekšējā dizaina topoloģiju dzesēšanas kanāliem, kas ir palielinājusi dzesēšanas efektivitāti par 25% un pagarinājusi veidnes kalpošanas laiku par 40%. 3D drukāšana arī atvieglo vieglu lietu izveidi, kas samazina veidnes svaru, atbrīvojoties no papildu materiāliem. Tas arī samazina materiālu un piegādes cenu.