Jak může kovový 3D tisk pomoci zkrátit cyklus výroby formy?

一, Refaktoring procesů: přechod od „sériového zpracování“ k „paralelní výrobě“
Tradiční výroba forem využívá paradigma „sériového zpracování“, kde se každá operace provádí postupně a jakékoli zpoždění v jakémkoli spojení by mělo za následek celkově delší cyklus. Například standardní proces výroby forem u určitého výrobce autodílů trvá 120 hodin jen pro fáze obrábění elektrod a výbojového obrábění. To znamená, že existuje větší šance na chyby, protože existuje mnoho kroků upínání a polohování. V režimu „paralelní výroby“ technologie kovového 3D tisku integruje tři hlavní kroky návrhu, tisku a následného-zpracování bez jakýchkoli časových mezer, což je velká změna oproti starým metodám:
Integrace návrhu a tisku: Po dokončení návrhu formy v softwaru pro 3D modelování mohou konstruktéři ihned sestavit data řezů a odeslat je do 3D tiskáren, aniž by museli vyrábět elektrody, psát CNC instrukce nebo zkoumat proces. Forma pláště klimatizace vyrobená Zhongrui Technology pro určitou firmu na výrobu domácích spotřebičů trvá od návrhu po tisk pouze 72 hodin, což je o 60 % kratší doba než u standardních technik.
Paralelní zpracování více úkolů: Zařízení dokáže vyrobit několik součástí forem najednou během tisku, takže není třeba zapojovat lidi. Například jistý-výrobce forem pro tlakové lití používá dvojitou laserovou kovovou 3D tiskárnu k vytvoření 16 konkávních dutin forem současně za 48 hodin. To je 8krát rychlejší než typické zpracování jednoho kusu.
Jednodušší proces následného{0}}zpracování: Aby se dostala do fáze zkušební formy, musí vytištěná forma projít pouze některými základními kroky, jako je řezání drátů, odstranění podpěry a zahřátí formy. Podle případové studie formy elektronického konektoru trvá dokončení 3D tištěných forem o 70 % méně času než u tradičních forem a není třeba dělat stejnou práci znovu a znovu.
2, Inovace v procesu: Lehká konstrukce a periodické kompresní působení konformního chlazení
Chladicí systém formy je velkou součástí výrobního cyklu. Vzhledem ke své omezené architektuře mají tradiční vodní kanály s přímými otvory tendenci mít nekonzistentní teploty formy a potřebují delší dobu chlazení, aby produkty nezměnily tvar. Technologie kovového 3D tisku zlepšuje účinnost chlazení i výrobní cyklus pomocí dvou nových procesů:
Návrh konformního kanálu chladicí vody: Návrháři mohou využít aspekt „volného tvarování“ 3D tisku k vytvoření spirálových, síťových nebo biomimetických tvarů průtokových kanálů, které velmi těsně odpovídají dutině formy. Po použití konformní vodní cesty pro určitou formu nárazníku vozidla se cyklus vstřikování zkrátil ze 45 sekund na 30 sekund a roční výrobní kapacita jednoho zařízení se zvýšila o 120 000 kusů. Konformní vodní cesta je ještě důležitější, protože se zbavuje "chladícího slepého úhlu", který mají tradiční vodní cesty. To snižuje míru deformace produktu z 0,8 % na 0,2 % a zvyšuje výnosnost na 99,5 %, což zkracuje čas potřebný pro testování formy a přepracování.
Lehká strukturální optimalizace: Technologie optimalizace topologie může pomoci kovovému 3D tisku odstranit další materiály z forem, což může snížit hmotnost o 30 % až 50 % a přitom zajistit, aby byla struktura pevná. Společnost, která vyrábí zařízení pro větrnou energii, rozdělila 2-metrovou formu čepele na 8 lehkých modulů pro tisk. To snižuje náklady na dopravu o 40 %. Doba potřebná k výměně jednoho modulu byla rovněž zkrácena ze 2 hodin na 30 minut, což výrazně zkracuje cyklus údržby formy.
3, Optimalizace materiálů: Pravidelné objevy ve vysoce{1}}výkonných slitinách a kompozitních materiálech
Způsob, jakým materiály forem fungují, má přímý vliv na to, jak náročné je jejich zpracování a jak dlouho trvá výroba čehokoli. Vzhledem k tomu, že tradiční formovací ocel je poměrně tvrdá a špatně přenáší teplo, je třeba ji několikrát tepelně -zpracovat a velmi přesně obrábět, aby vyhovovala potřebám použití. Technologie kovového 3D tisku však překonává výkonnostní limity standardních materiálů změnou způsobu výroby materiálů a způsobu jejich použití.
Přímý tisk-vysokoteplotních slitin: Jistý výrobce turbínových motorů využívá 3D tisk k výrobě volut z niklových-vysokoteplotních-slitin. Optimalizací nastavení laseru a podpůrných struktur dosáhne 100 000-cyklů bez úniku v prostředí s vysokou-teplotou 600 stupňů. Jeho životnost je třikrát delší než u tradičních odlitků a není třeba jej následně izostaticky lisovat za tepla, což zkracuje výrobní cyklus o 20 %.
Efektivní odvod tepla ze slitiny mědi: Poskytovatel služeb datového centra používá 3D tištěné moduly chlazené kapalinou ze slitiny mědi s tepelnou vodivostí 398 W/(m · K). Díky tomu jsou o 60 % účinnější při odstraňování tepla než hliníkové moduly. Integrovaný tisk se zbavuje rizika úniku svaru, což zkracuje dobu potřebnou k odladění systému odvodu tepla serveru ze 7 dnů na 3 dny.
Funkční integrace kompozitních materiálů: Kovový 3D tisk může zajistit, aby praktické struktury, jako jsou chladicí kanály, ejektorové kolíky a výfukové štěrbiny, spolupracovaly. Díky integrovanému designu se počet dílů v dané vnitřní formě automobilu snížil ze 127 na 38. Doba potřebná k sestavení formy se zkrátila o 70 % a míra úniku formy klesla na méně než 0,1 %, protože je méně těsnících spojů.
4, Případová studie: Cyklický posun z laboratoře na výrobní linku
V oblasti lékařských forem používá jistá společnost vyrábějící zdravotnické prostředky technologii kovového 3D tisku k výrobě forem pro ortopedické implantáty. Cyklus vstřikování je zkrácen ze 120 sekund na 75 sekund díky konformnímu chlazení. Stabilita velikosti produktu je zvýšena o 50 % a denní výrobní kapacita se pohybuje od 500 kusů do 800 kusů. To odpovídá potřebě nouzového zdravotnického materiálu.
V odvětví spotřební elektroniky jedna společnost, která vyrábí mobilní telefony, využívá 3D tisk k výrobě forem pro horní kryty USB. Vylepšením konformního designu vodních cest se cyklus lisování pro součásti vyrobené vstřikováním zkrátí o 45 % a rychlost přímého průchodu zboží se zvýší z 82 % na 95 %. Nerovnoměrné chlazení totiž způsobuje méně povrchových defektů. Díky tomu je doba potřebná k uvedení nových produktů na trh mnohem kratší.
Jistá společnost, která vyrábí letecké motory v oblasti letectví a kosmonautiky, začala používat 3D tištěné formy na lopatky turbín z titanové slitiny. Hmotnost formy byla snížena o 40 % díky lehké konstrukci a zlepšení topologie. Také cyklus opravy formy byl zkrácen z 15 dnů na 3 dny od doby, kdy se deformace tepelného zpracování snížila. Tím je zajištěno, že nože motoru jsou vždy k dispozici.