Kāpēc veidņu dzesēšanas sistēmas optimizācija ir piemērota metāla 3D drukāšanai?

一, dizaina problēma ar standarta dzesēšanas sistēmām: pāreja no "taisnas urbšanas" uz "termisko nelīdzsvarotību".
Klasiskais veidņu dzesēšanas veids izmanto darbgaldu šķērsurbšanas tehniku, un dzesēšanas ūdens kontūra parasti ir taisna vai lauzta līnija. Šim dizainam ir trīs galvenās problēmas:
Taisnais kanāls neatbilst veidnes dobuma sarežģītajai izliektajai virsmai, kas padara dzesēšanas attālumus nevienmērīgus. Piemēram, ja automašīnas bufera veidnē ir izmantots tipisks kanāls, temperatūras starpība uz serdes virsmas pārsniedz 45 grādus, vietējais dzesēšanas laiks tiek pagarināts par 30%, un produkta deformācijas ātrums ir pat 8%.
Termiskā sprieguma koncentrācija: veidnes kodols atdziest nevienmērīgi, kas izraisa temperatūras atšķirības, kas veicina termiskā noguruma plaisas. Pēc 2000. gadu secīgas ražošanas noteiktai pres{2}}liešanas veidnei salauza serdi, jo tā vienā vietā kļuva pārāk karsta. Apkopes izmaksas bija 35% no veidnes kopējās cenas.
Daudz izšķērdēta materiāla: tradicionālajā amatniecībā ūdensceļu apstrādei ir jāatvēl vieta, un veidnes ir jāizgatavo atsevišķi, pirms tās var salikt kopā. Ja konkrētajā gaisa kuģa dzinēja lāpstiņas veidnē tiek izmantota tradicionālā tehnoloģija, materiāla griešanas ātrums palielinās līdz 72%. Ja montāžā ir kļūdas, dzesēšanas ūdens ķēdes bloķēšanas iespēja palielinās par 20%.
2, metāla 3D drukas tehnoloģija ir spērusi lielu soli uz priekšu: no "pasīvās adaptācijas" uz "aktīvo dizainu"
Metāla 3D drukāšanas slāņa kausēšanas un sakraušanas procesi pilnībā maina tradicionālo dzesēšanas sistēmu projektēšanu. Tās galvenās priekšrocības ir parādītas šādos veidos:
1. Elastīga dzesēšanas ūdens ķēde, kas ļauj ļoti precīzi pielāgot temperatūras lauku
Metāla 3D drukāšana var izveidot konformālu dzesēšanas ūdens kontūru, kas lieliski atbilst veidnes dobuma formai. Koniskais spirālveida konformālais kanāls, ko Bastech uzbūvēja rūpnieciskai montāžai, ir uzlabots ar programmatūru Cimatron. Ūdensceļa virsmas laukums ir palielināts no 24,2 kvadrātcollām līdz 52,2 kvadrātcollām, un dzesēšanas efektivitāte ir palielinājusies par 116%. Faktiskie testa rezultāti liecina, ka veidnes dzesēšanas laiks ir samazinājies no 10,5 sekundēm līdz 7,5 sekundēm, cikla laiks ir samazinājies par 14%, bet lūžņu daudzums produktam ir samazinājies no 5,2% līdz 0,8%.
2. Topoloģijas optimizācijas struktūra: konflikta atrisināšana starp "materiāla stiprumu"
Lai pārliecinātos, ka tās ir izturīgas, tradicionālajām veidnēm ir nepieciešamas būtiskas struktūras. No otras puses, metāla 3D drukāšana var izgatavot vieglas interjera konstrukcijas, izmantojot topoloģijas optimizāciju. Piemēram, jaunai elektriskā transportlīdzekļa akumulatora kastes veidnei ir režģa struktūra, kas samazina svaru par 42%, vienlaikus saglabājot tādu pašu izturību. Tas arī piešķir par 60% vairāk vietas dzesēšanas ūdens ķēdei un saīsina iesmidzināšanas formēšanas ciklu par 25%.
3. Daudz-materiālu kompozītu drukāšana: padarot iespējamu "funkcionālu gradienta dzesēšanu".
Uzlabotas metāla 3D drukas iekārtas var uzklāt dažādus materiālus gradientā. Piemēram, gaisa kuģa dzinēja turbīnas lāpstiņas veidnē tiek izmantota kompozīta struktūra "vara sakausējuma virsma ar augstu siltumvadītspēju + augstas -stitības titāna sakausējuma kodols". Tas padara veidnes virsmas temperatūru par 30% vienmērīgāku un ļauj tai kalpot 2,3 reizes ilgāk nekā tradicionālajos procesos.
3. Izmaksu{1}}ieguvumu analīze: no “augstas vienības cenas” līdz “pilna dzīves cikla priekšrocībām”
Lai gan metāla 3D drukas iekārtas un materiāli ir dārgi, visa dzīves cikla izmaksu ieguvums ir ievērojams situācijās, kad jums ir jāizgatavo neliels skaits augstas -vērtības-preces:
1. Materiālu izmaksas: no "70% atkritumu" līdz "95% izlietojums"
Veidnes izgatavošanai parasti nepieciešami 60% līdz 75% materiāla, savukārt metāla 3D drukāšanai tiek izmantoti vairāk nekā 95% materiāla. Piemēram, lai izgatavotu veidni medicīniskajam implantam ar tradicionālām metodēm, nepieciešami 12 kg titāna sakausējuma sagatavju, savukārt 3D drukāšanai nepieciešami tikai 1,8 kg pulvera, kas ietaupa 85% materiālu.
2. Apstrādes izmaksas: no "vairāku-procesu sadarbības" līdz "viena aprīkojuma integrācijai".
Lai izveidotu tradicionālo veidni, piemēram, CNC frēzēšana, elektriskās izlādes apstrāde un stieples griešana, ir nepieciešamas 12 darbības. Viss process var ilgt 4–6 nedēļas. Viena iekārta var tieši 3D drukāt metālu, un ar nelielu precīzas apstrādes palīdzību tā var iegūt virsmas raupjumu Ra0,8 μm. Bastech reālie testi atklāj, ka 3D drukāto veidņu programmēšana un izgatavošana prasa par 80% mazāk laika nekā tradicionālās metodes, un viena gabala apstrādes izmaksas ir par 40% zemākas.
3. Slēptās izmaksas: no "dizaina kompromisa" līdz "ātrai iterācijai"
Tradicionālās veidnes atvēršana maksā daudz, un, ja vēlaties mainīt dizainu, jums būs jāizgatavo jauna, kas maksā 30% līdz 50% no sākotnējām izmaksām. Metāla 3D drukāšana ļauj viegli ātri pārvērst datoru modeļus faktiskās veidnēs. Izmantojot 3D drukāšanu, plaša patēriņa elektronikas uzņēmums ir samazinājis laiku, kas nepieciešams produkta izmaiņu veikšanai, no trim mēnešiem līdz divām nedēļām. Tas ļauj viņiem izmantot tirgus iespējas, vienlaikus ietaupot 6 miljonus juaņu par izmēģinājumu un kļūdu izdevumiem.
4. Rūpnieciskā ekoloģiskā rekonstrukcija: pāreja no "tehnoloģiskās aizstāšanas" uz "paradigmas modernizāciju"
Metāla 3D druka maina veidņu nozari, apvienojot "dizaina ražošanas pakalpojuma" integrāciju:
Sadarbība programmatūras ekosistēmā: Cimatron, Moldex3D un citi rīki ļauj pilnībā digitalizēt "dzesēšanas simulācijas dizaina optimizācijas drukas ceļa ģenerēšanas" procesu. Piemēram, uzņēmums B&J Specialty, veicot Moldex3D modelēšanu, noskaidroja, ka standarta veidņu temperatūras diapazons ir 132 grādi, bet 3D-apdrukātie konformālie kanāli saglabā temperatūras diapazonu līdz 18 grādiem.
3D Systems, Platinum Technology un citi uzņēmumi ir izgatavojuši īpašus pulverus, piemēram, martensīta tēraudu un 18Ni300 veidņu tēraudu. Šiem jaunajiem materiāliem ir par 20% augstāka siltumvadītspēja un 3 reizes lielāka noguruma izturība nekā tradicionālajiem materiāliem.
Pakalpojuma modeļa jauninājums: tā vietā, lai pārdotu "aparatūru", ierīču ražotāji tagad pārdod "risinājuma izvadi". Bolite ir sācis piedāvāt risinājumu, kas apvieno "iekārtu, materiālu un procesu datubāzi". Pašu ražotā titāna sakausējuma pulvera cena kopš 2020. gada ir samazinājusies par 50%, un platforma Lietu internets ir ļāvusi brīdināt par iekārtu kļūmēm, kas pakalpojumu ieņēmumu procentuālo daļu paaugstinājis līdz 30%.